DE2547692A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung

Info

Publication number
DE2547692A1
DE2547692A1 DE19752547692 DE2547692A DE2547692A1 DE 2547692 A1 DE2547692 A1 DE 2547692A1 DE 19752547692 DE19752547692 DE 19752547692 DE 2547692 A DE2547692 A DE 2547692A DE 2547692 A1 DE2547692 A1 DE 2547692A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
deposition
deposited
substrate body
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752547692
Other languages
English (en)
Other versions
DE2547692C3 (de
DE2547692B2 (de
Inventor
Alexander Dipl Ing Dr Ludsteck
Manfred Dipl Phys Speth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19752547692 priority Critical patent/DE2547692C3/de
Publication of DE2547692A1 publication Critical patent/DE2547692A1/de
Publication of DE2547692B2 publication Critical patent/DE2547692B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2547692C3 publication Critical patent/DE2547692C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02576N-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

  • Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem an der Oberfläche eines aus einkristallinem dotierten Halbleitermaterial bestehenden scheibenförmigen Substratkörpers eine Schicht aus einkristallinem und niedriger dotierten Haibleitermaterial abgeschieden wird, indem der Substratkörper in einem zur thermischen Abscheidung des Halbleitermaterials befähigten Reaktionsgas auf eine für die einkristalline Abscheidung des Halbleitermateria:Ls ausreichende Temperatur erhitzt wird, bei dem außerdem Maßnahmen zur Unterdrückung des Eintritts von aus dem Substratkörper stammenden Dotierungsstoff in die abzuscheidende Halbleiterschicht angewendet werden.
  • Solche Maßnahmen sind zum Beispiel in der DT-AS 1 223 060 und in der DT-AS 1 619 980 beschrieben. Sie bestehen darin, daß man die Abscheidung zunächst sehr rasch vornimmt, um eine rasche Abdeckung der Substratoberfläche mit dem epitaktisch abzuscheidenden Material zu erhalten. Dann erst wird der Hauptteil der Schicht wesentlich langsamer unter Bedingungen abgeschieden, die für das monokristalline Wachstum der Schicht günstiger als das rasche Wachstum sind.
  • Trotz Beachtung solcher Maßnahmen gelingt es nicht ohne weiteres, ein extrem hochdotiertes Substrat mit einer epitaktischen Schicht geringer Dotierung, insbesondere vom gleichen Leitungstyp, zu kombinieren, wenn eine Substratdotierung von mehr als 2,4 . 1019 cm 3 angewendet wird und eine Dotierung der epitalctischen Schicht von weniger als 4 . 1015 cm 3 schon nach dem Aufwachsen von nur 0,1 bis 0,2 /um erreicht werden muß.
  • Bei derart hohen Substratdotierungen muß man nämlich als Aktivator Phosphor und/oder Arsen beziehungsweise Bor, also relativ leicht aus dem Substrat in das Reaktionsgas übergehende Dotierungsstoffe, anwenden, so daß eine rasche Substratabdekkung keine Abhilfe in ausreichendem Maße schaffen kann und sich der Einfluß der Substratdotierung praktisch über die ganze epitaktische Schicht bemerkbar macht.
  • Um hier eine wirksame Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß zunächst die Oberfläche des Substratkörpers - lediglich mit Ausnahme einer einzigen Seite -mit einer reinen, aus der Gasphase abgeschiedenen Maskierungsschicht aus anorganischem Isolier- oder Halbleitermaterial mit nichtdotierenden Eigenschaften vollkommen abgedeckt wird, daß dann die gelçunschte einkristalline Halbleiterschicht auf der von der Maskierungsschicht freien Seite des Substratkörpers abgeschieden und dabei der Abscheidungsprozeß mindestens einmal unterbrochen und wieder wie vorher aufgenommen wird, und daß schließlich während der Unterbrechungspause das den Subtragkörper enthaltende Reaktionsgefäß von den aktiven Substanzen des Reaktionsgases vollkommen freigespült wird.
  • Als Maskierungsschicht kommt eine Schicht aus SiO2 und/oder 5i3N4 und/oder des betreffenden Halbleitermaterials in Betracht, deren Stärke so groß eingestellt wird, daß sie während der Abscheidung nicht von der Substratdotierung durchdrungen werden kann. Solche Schichten lassen sich aus gewissen bekannten Reaktionsgasen bei relativ niedrigen Temperaturen abscheiden. Die optimale Lösung ist allerdings, wie gemäß der weiteren Erfindung erkannt wurde, durch die Verwendung einer entsprechend dicken, undotierten, monokristallinen Schicht aus dem betreffenden Halbleitermaterial gegeben, aus dem sowohl die epitaktische Schicht als auch das Substrat bestehen.
  • Demzufolge ist bei einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß ein - insbesondere mit Phosphor und/oder Arsen oder Bor extrem hochdotierter - scheibeii£örmiger Substratkörper aus monokristallinem Silicium zunächst mit einer aus der Gasphase abgeschiedenen Schicht aus reinem einkristallinen Silicium abgedeckt wird, daß dann diese Schicht an einer Seite der Substratscheibe völlig wieder entfernt wird, während die übrige Oberfläche des scheibenförmigen Substratkörpers von ihr abgedeckt bleibt, und daß dann die gevunschte Siliciumschicht auf der freigelegten Oberfläche des scheibenförmigen Siliciumkörpers abgeschieden wird und daß schließlich während der Abscheidung dieser Schicht der Abscheidungsprozeß mindestens einmal,- bevorzugt jedoch einige Male, unterbrochen wird und dabei jedesmal in der Unterbrechungspause das Reaktionsgefäß mittels eines reinen inerten Gases und/oder reinem Wasserstoffs gründlich gespült wird.
  • Damit gelingt es nämlich auch, die über die Wände des Reaktionsgefäßes sowie des Substratträgers häufig verursachte Vergiftung des Reaktionsgases mit von früheren Prozessen und auch durch die Anfangsphasen des vorliegenden Abscheidungsprozesses unbeabsichtigterweise gespeichertem Dotierungsstoff wirksam zu unterbinden. Eine aus reinem, also undotiertem einkristallinen Silicium bestehende maskierende Schicht wird zweckmaBig 5 bis 15 /um dick bemessen, um sicher zu sein, daß der Maskierungseffekt in vollem Ausmaße gewährleistet wird. Da die Schichtdickentoleranz der maskierenden Schicht nicht so kritisch ist, als die der eigentlich herzustellenden epitakt.ischen Schicht, kann man die maskierende Schicht gleichzeitig auf einer großen Zahl von Substratkörpern abscheiden, so daß der Aufwand der Herstellung einer solchen maskierenden Schicht nicht sosehr ins Gewicht fällt. Zu bemerken ist noch, daß diese maskierende Schicht im allgemeinen auch bei einigen weiteren Herstellungsprozessen der Halbleitervorrichtung von Wichtigkeit ist, weshalb wieder der Maskierung mit undotiertem einkristallinem Silicium der Vorzug zu geben ist. Die Maskierschicht wird zweckmäßigerweise erst am Ende der Scheibenprozesse durch Ätzen, Läppen oder Polieren mit nachfolgender Ätzung wieder entfernt.
  • Eine weitere wichtige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß auch die maskierende Schicht nicht in einem Zug, sondern mit Unterbrechungen abgeschieden wird, wobei während der Unterbrechungspausen äedesmal das Reaktionsgefäß freigespült wird.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben. In Fig. 1 ist der Aufbau eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers dargestellt, wie er auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, während in Fig. 2 eine Vorrichtung dargestellt ist, wie sie sowohl zur Herstellung einer - insbesondere aus hochreinem Silicium bestehenden -Maskierung als auch für die Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht brauchbar ist. Im Gegensatz zu der maskierenden Schicht wird die eigentliche epitaktische Schicht durch die aus der Halbleitertechnik bekannten Prozesse der Dotierung und der Kontaktierung zu Halbleiterbauelementen und/oder integrierten monolithischen Halbleiterschaltungen weiterverarbeitet.
  • In Fig. 2 ist ein rohrförmiges Reaktionsgefäß 5 aus Quarz dargestellt, welches von einer Heizvorrichtung 6, zum Beispiel in Gestalt einer von elektrischem Hochfrequenzstrom durchflossenen Induktionsheizspule, umgeben ist. Der zweite Teil der Heizvorrichtung, nämlich der Suszeptor 4, besteht aus hochreinem Graphit oder einem hitzebeständigen, nicht dotierendem Metall, zum Beispiel aus Mo, W, Ta oder SiC, und ist mit der Induktionsheizspule 6 elektromagnetisch verkoppelt, so daß sich beim Einschalten des von der Stromquelle 7 gelieferten HF-Stromes der Suszeptor 4 auf die für die Abscheidung erforderlich hohe Temperatur erhitzt.
  • Der Suszeptor 4 dient zugleich als Auflage für die zu behandelnden Haibleiterkristalle, also Substratscheiben 1, die sich infolge des Kontakts mit dem Suszeptor 4 beim Einschalten der Induktionsheizspule 6 praktisch auf dieselbe Temperatur wie der Suszeptor erhitzen.
  • Das Reaktionsgefäß 5 ist als Durchströmungsgefäß ausgebildet.
  • Demzufolge ist es an einem Ende mit einer Versorgungsvorrich tung für die benötigten Behandlungsgase verbunden, während das andere Ende in eine Abzugsvorrichtung oder eine Speichervorrichtung für die Abgase der Reaktion leitet. Die Gasversorgungsvorrichtung besteht aus einem Reservoir 8 für Inertgas und/oder Wasserstoff, das einerseits zur Verdünnung des aktiven Bestandteils des Reaktionsgases, andererseits als Spülgas herangezogen wird, als auch aus einer Vorrichtung 9 zur Erzeugung des aktiven Bestandteils des Reaktionsgases. Diese enthalt sowohl eine dampfförmige werbindung des abzuscheidenden Halbleiters, die thermisch zersetzbar ist, als auch (während der Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht) eine flüchtige Verbindung des Dotierungsstoffs. (Vorrichtungen zur Herstellung des Reaktionsgases sind allgemein bekannt und bilden außerdem nicht den Gegenstand dieser Erfindung, so daß von einer weitergehenden Darstellung abgesehen werden kann.) Wichtig ist noch der Hahn 10, mit dessen Hilfe die Zugabe an aktiven Substanzen zu dem aus dem Reservoir 8 stammenden Wasserstoffstrom und/oder Inertgasstrom nach Bedarf eingeschaltet oder unterbunden werden kann.
  • Die bevorzugte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun an Hand der Abscheidung epitaktischer Silicium schichten näher beschrieben: Die als Substratkörper zu verwendenden Siliciumscheiben 1 werden durch Zersägen beziehungsweise durch Zerschneiden von stabförmigen Siliciumkörpern erhalten, die ihrerseits durch Ziehen aus einer, zum Beispiel mit Arsen hochdotierten Siliciumschmelze unter Verwendung eines geeigneten Schnelztiegels oder durch tiegelfreies Zonenschmelzen gewonnen wurden. Sie sind extrem hochdotiert. Als Dotierungsstoff ist bevorzugt Pnosphor, Bor und Arsen verwendet, deren F'estkörperlöslichkeit in Silicium die von Antimon und die von metallischen Dotierungsstoffen in Silicium um mehrere Größenordnungen übertrifft. In den meisten Fällen wird man also eine ,Substrçtdotierung von 1019 cm 3, insbesondere von mehr als 2,4 . 1019 cm 5 haben. Die Oberfläche der Siliciumscheiben wird durch Ätzen und Polieren in bekannter Weise auf den epitaktischen Prozeß vorbereitet.
  • Die auf diese Weise erhaltenen Substratscheiben 1 werden nun während der ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Einbringen in die Abscheidungsapparatur im Wasserstoffstrom und/oder Inertgasstrom einige Zeit geglüht (1-)eziehungsweise mit Ätzgas, zum Beispiel HCl behandelt), um Oxydstellen und so weiter (zum Beispiel durch Verdampfen) zu beseitigen.
  • Dann wird nach Einstellung der für die einkristalline Abscheidung erforderlichen Temperatur, zum Beispiel 1140 °C, das aus dem Reservoir 8 entnommene Inertgas oder Wasserstoffgas mit den für die Abscheidung von undotiertem hochreinen Silicium erforderlichen Reaktionsgasbestandteilen versetzt beziehungsweise durch ein solches Reaktionsgas ersetzt. Als Reaktionsgas wird vorzugsweise ein Gemisch aus SiHCl3 + SiH2CC2 und/oder SiCl4 mit Wasserstoff oder 51H4 mit Inertgas und/oder Wasserstoff verwendet und enthält während dieser ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens keine dotierenden Zusätze.
  • Die erste Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens dient der Herstellung der maskierenden Schicht 2. Sie wird bevorzugt ebenfalls mindestens einmal unterbrochen. Die Unterbrechungs pause wird dazu benutzt, um von früheren Prozessen und/oder durch Aufdampfen aus dem Substrat bedingte dotierende Verunreinigungen auszuschalten, und mit Sicherheit eine einwandfreie maskierende Schicht 2 zu erhalten. Die Stärke der maskierenden Siliciumschicht 2 wird beispielsweise auf 9 µm bei einer gewünschten Stärke von 2 bis 20 µm für die eigentliche epitaktische Schicht 3 eingestellt. (Bei dickeren epitaktischen Schichten auf der Systemseite ist eine dickere Maskierungsschicht notwendig (zum Beispiel < 30 µm).) Da die Schei ben 1 mit einer Seite auf dem Heizer 4 aufliegen und deshalb nur in beschränktem Maße rnit dem Reaktionsgas in Kontakt gelargt, beträgt die e abgeschiedene Schicht an dieser Seite im Beispielsfalle nur etwa 300 bis 500 i, Man wird also zweckmäßig die an der Auflagefläche während der Herstellung der makierenden Schicht 2 aufgewachsene und deshalb wesentlich dünnere Schicht als die übrigen Teile der mas.
  • kierenden Schicht entfernen und diese Oberflächenseite als Abscheidungsfläche für die eigentliche epitakttische Siliciumschicht 3 verwenden. Sollte aus irgendeinem Grunde eine geiünschte Oberflächenseite des Substratkörpers 1 für die Ab-Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht 3 vorgesehen sein, so wird man zweckmäßig während der ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens die zu behandelnde Substratscheibe mit dieser Seite auflegen, so daß sich hier der dünnste Schichtteil bei der Herstellung der maskieren den Schicht 2 ausbildet Der folgende Zwischenschritt des erfindungsgemäßem Verfahrens besteht in der Entfernung der auf der beabsichtigten Abscheidungsfläche aufgewachsenen Teile der maskierenden Schicht 2.
  • Dies kann zum Beispiel durch Polieren und/oder Ätzen geschehen. Die dem eigentlichen Abscheideverfahren, also der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens, zu unterwerfenden Substratscheiben 1 ind also mit Ausnahme der für die Abscheidung vorgesehenen Oberflächenseite überall mit der maskierenden Schicht 2 aus hochreinem einkristallinem Silicium 2 bedeckt.
  • Für die eigentliche Abscheidung werden nun die Substratscheiben so auf die für sie in der Abscheidungsapparatur vorgesehene Unterlage, zum Beispiel dem Heizer und Suszeptor 4, aufgelegt, daß die für die Abscheidung vorgesehene Oberflächenseite oben ist (Fig. 1).
  • Der eigentliche Abscheidungsprozeß, also die zweite Phase des er£indungsgemäßen Verfahrens, erfolgt nun mittels eines Reaktionsgases, welches zur Abscheidung von dotiertem Silicium befähigt ist. In den meisten Fällen wird die abzuscheidende epitakti,3che Schicht 3 den Leitungsrp des Substrats 1 erhalten, wobei jedoch die Dotierungskonzentration bedeutend niedriger, zum Beispiel gleich 4 . 1015 cm 3 oder noch geringer, eine stellt werden sol;. Auch die Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht 3 wird mindestens einmal unterbrochen und dann der Abscheidungsprozeß mit derselben Dotierung, insbesondere auch mit derselben Substrattemperatur wie vorher, wieder aufgenommen. Die Zeit der Unterbrechung wird dazu benutzt, um das Reaktionsgefäß gründlich von allen dotierenden Substanzen freizuspülen und eine Zwischenphase zu haben, bei der die bereits abgeschiedenen Schichtteile nicht an ein mit den dotierenden Substanzen versetztes Medium angrenzen. Dasselbe gilt auch für die erste Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens, das heißt die Abscheidui der maskierenden Schicht 2.
  • Da die maskierende Schicht aus demselben Material wie die eigentliche epitaktische Schicht 3 und das Substrat 1 besteht, diffundiert der Dotierungsstoff des Substrats auch in die maskierende Schicht 3. Dennoch wird in der Praxis dieser Effekt sich auf die Dotierung der epitaktischen Schicht 3 nicht schädlich auswirken, sofern man die Mindestdicke der Schicht 2 so auf die Stärke der Schicht 3 abstimmt, daß während der Hochtemperaturprozesse kein Substratdotierstoff durch die Schicht 2 hindurchdiffundieren kann.
  • Verwendet man als Schichtmaterial für die Maskierung SiO2 oder Si3N4, so ist der Spielraum in dieser Beziehung im allgemeinen so groß, daß eine Abstininrng überhaupt nicht mehr erforderlich ist. Allerdings hat man dann den Nachteil, daß die Randpartien der Schicht 3 vermehrt unerwünschte Kristallstörungen aufweisen. Außerdem hat eine aus SiO2 oder eine aus 5i3N4 bestehende Maskierungsschicht, die ja aus Gründen der Haftfestigkeit (Gefahr des Abspringens) nicht beliebig dick gemacht werden kann, den Nachteil, infolge Reaktion mit dem das Silicium abscheidenden Reaktionsgas im Laufe der Abscheidung immer dünner zu werden. Eine Schicht aus dem polykristallinen Halbleitermaterial, zum Beispiel aus polykristallinem Silicium, wäre an sich ebenfalls möglich; sie ist jedoch bei weitem nicht so widerstandsfähig gegen ein Durchdringen des Dotierungsstoffs aus dem Substrat als eine monokristalline Siliciumschicht. Eine einkris-t:alline Schicht aus reinem, undotierten Silicium stellt somit nach bisheriger Erkenntnis das Optimum für die maskierende Schicht 2 dar.
  • Als sehr vorteilhaft im Hinblick auf eine gleichmäßige Dotierung der Schicht 3 bei der Siliciumepitaxie erwiesen sich zum Beispiel die folgenden Arbeitsbedingungen in den Phasen 1 und 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens: 1. Phase: Abscheidung der einkristallinen maskierenden Siliciumschicht 2: 1. Schichtteil unmittelbar auf dem hochdotierten Substrat (Dotierungskonzentration höher als 2,4 . 1019 cm 3 mit Phosphor, Bor, Arsen). Dicke der Teilschicht: 1,1 bis 1,3 Dann Unterbrechung des Abscheidevorgangs für etwa 5 Minuten, während der das Reaktionsgefäß und damit die Umgebung der Substratscheiben 1 durch Spülen mit reinem H2 oder Inertgas, zum Beispiel Argon, von den das Silicium (und die eventuell vorhandene Dotierung) abscheidenden Bestandteilen des Reaktionsgases total befreit wird. Dann erfolgt die Wiederherstellung der das reine Silicium der Schicht 2 abscheidenden Reaktionsgas 7usammensetzung. (Die Temperatur der Substratscheiben bleibt während des Spülens zweckmäßig auf dem für die Abscheidung erforderlichen Wert,) Schließlich wird der Rest der maskierenden einkristallinen Siliciumschi cht 2 - gegebenenfalls mit einer nochmaligen Unterbrechungs- und Spülpause - abgeschieden, deren Stärke zweckmäßig, wie bereits bemerkt, der Stärke der eigentlichen epitaktischen Schicht 3 entsprochen soll.
  • 2. Phase: Nach Entfernung der auf der für die eigentliche epitaktische Schicht 3 beabsichtigten Abscheidungsfläche an der Oberfläche der Substrate abgeschiedenen Schichtteile der maskierenden Siliciumschicht 2 (zu welchem Zweck die Scheiben aus der zur Herstellung der Schicht 2 -ierwendeten Abschaidungsapparatur genommen werden) erfolgt die Abscheidung dar eigentlichen, also der für das Halbleitersystem vorgesehenen epitaktischen Schicht 5, wcfür man zweckmäßig eine andere Abscheidungsapparatur als zur Abscheldung der maskierenden Schicht 2 verwendet. Auch die systemseitige epitaktische Schicht 3 wird entsprechend der Lehre der Erfindung mit mehraren Unterbrechungspausen abgeschieden. Als Beispiel dienen die folgenden Daten (für epitaktische Schichten 3 mit einer Dotierungskonzentration N < 2, 1014 cm-3).
  • 1. Schichtteil ; 0,6 /um, 1. Unterbrechung: 14 Minuten Spülen mit H2 oder Inertgas, 2. Schichtteil: 0,6 µm, 2. Unterbrechung: 14 Minuten Spülen mit H2 oder Inertgas, 3. Schichtteil : 0,6 µm, 3. Unterbrechung: Spülen mit Inertgas oder H2 für etwa 14 Minuten, 4. Schichtteil: je nach gewünschter Epitaxieschichtdicke.
  • Als Dotierung der systemseitigen epitaktischen Schicht 3 hat man zum Beispiel eine Konzentration von weniger als 4. 1015 cm-3. wobei als Dotierungsstoff P, As, B, , Sb nach Beliebe eingesetzt werden konnten. Ebenso war man bei den Leitfähigkeitstpen von Substrat und Schicht 3 keinen Einschränkungen unterworfen, so daß zum Beispiel auch auf extrem hochdotierten p-leitenden Substraten auch hochohmige n-leitende einwandfreie Schichten 3 abgeschieden werden konnten, Auf Grund der beschriebenen Arbeitsweise ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die senkrecht zur Substratoberfläche gerichtete Komponente des Gradienten der Dotierungskonzentration auf weniger als 1 % rpo µm Epi-Schichtdicke zu reduzieren und außerdem die para?.leI zur Substratoberflä.che orientierte, ei nen wannenförmigen Verlauf der Dotierungskonzentration in Abhängigkeit von der radialan Koordinate darstellende Komponente des Dotierung. sgradi eilten in der Schicht 3 praktisch völlig zu unterdrücken, Deshalb konnten die auf Grund des erfindungsgemäßeb Verfahrens erhaltenen Siliciumscheiben mit sahr gutem Erfolg auch für Varicapdioden und Mikrowellendioden eingesetzt welden Wendet man das erfindungsgemäße Verfahren auf andere Halbleitermaterialien als Silicium an, so ist dessen Übertragung ohne weiteres gewährleistet. Als solche Halbleitermaterialien komin in Betracht: Germanium, AIIIBV-Verbindungen, Siliciumcarw bid, weil sich auch diese Halbleiterstoffe in einkristallinem Zustande sowohl zur Bildung der maskierenden Schicht 2 als auch der systemseitigen epitaktischen -Schicht 3 bequem aus der Gasphase abscheiden lassen.
  • Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Siliciumepitaxie kann man zu Beginn des Verfahrens die für die eigentliche epitaktische Schicht 3 vörgesehene Abscheidungsflä che mit einer lediglich für diese vorgesehene Hilfsmaskierirng aus SiO2 versehen. Dann erfolgt die Abscheldung der maskierenden einkristallinen Siliciumschicht 2 unter. Abscheidebedingungen, bei denen auf der von der Hilfsmaskierung bedeckten Oberflächenseite des Substratkörpers 1 keine Siliciumabscheidung möglich ist. Solche Bedingungen sind durch das sogenannte Verfahren der maskierenden Epitaxie bekannt. Man kann nämlich die Reaktionsbedingungen so einstellen, daß auf einer SiO2 abgeschiedenen Silicium zusammen mit dem SiO2 unter Entstchung flüchtiger Siliciun'verbindungen (zurn Beispiel von S.iO) reagiert, während bei denselben Bedingungen auf einer Silicium oberfläche, insbesondere einkristallinen Siliciumoberfläche, abgeschiedenes Silicium dort insbesondere einkristallin auftirachstt Hier kann zum Beispiel auf die US-PS 3 386 857 hingewesen werden, bei der dieser Effekt näher beschrieben wird.
  • Damit ergibt sich folgende Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen: Die für die Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht 3 bestimmte Seite der Substratober flache wird zunächst poliert und geätzt und unmittelbar darauf bei niederer Temperatur mit einer alls einem geeigneten Reaktionsgas, zum Beispiel einem Gemisch aus neutralem Gas und Siliciumoxyalkylsilan, abgeschiedenen Hi lfsmaske aus SiOz abgedeckt. Dann wird die übrige, ebenfalls gereinigte und von SiO2 freie Oberfläche der Substratscheibe 1 mit der eigentlichen, aus reinem einkristallinem Silicium bestehenden maskierenden Schicht 2 abgedeckt. Schließlich wird auf die Hilfsmaske das die Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Siliciumschicht 3 bewirkende Reaktionsgas entsprechend den Ausführungen der US-PS 3 386 857 zur Einwirkung gebracht. Hierdurch wird durch das Reaktionsgas die aus SiOa bestehende Hilf smaske entfernt und unmittelbar darauf die eigentliche epitaktische Schicht 3 abgeschieden. Sowohl bei Abscheidung der maskierenden Schicht 2 als auch bei Abscheidung der eigentlichen epitaktischen Schicht 3 wird im übrigen die Lehre der Erfindung befolgt.
  • 7 Patentansprüche 2 Figuren L e e r se i t e.

Claims (7)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem an der Oberfläche eines aus einkristallinem dotierten Halbleitermaterial bestehenden scheibenförmigen Substratkörpers eine Schicht au einkristallinem und niedriger dotierten Halbleitermaterial abgeschieden wird, indem der Substratkörper in einem zur thermischen Abscheidung des Halbleitermaterials berähigten Reaktionsgas auf eine für die einkristalline Abscheidung des Halbleitermaterials ausreichende Temperatur erhitzt wird, bei dem außerdem Maßnahmen zur Unterdrückung des Eintritts von aus dem Substratkörper stammenden Dotierungsstoff in die abzuscheidende Halbleiterschicht angewendet werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zunächst die Oberfläche des Substratkö'rpers - lediglich mit Ausnahme einer einzigen Seite - mit einer reinen, aus der Gasphase abgeschiedenen Gas kierungsschicht aus anorganischem Isolier- oder Halbleitermaterial mit nichtdotierenden Eigenschaften vollkommen abgedeckt wird, daß dann die gewünschte einkristalline Halbleiterschicht auf der von der Maskierungsschicht freien Oberflächenseite des Substratkörpers abgeschieden und dabei der Abscheidungsprozeß mindestens einmal unterbrochen tmd wieder wie vorher aufgenommen wird, und daß schließlich während der Unterbrechungspause das den Substratkörper enthaltende Reaktionsgefäß von den aktiven Substanzen des Reakttonsgases vollkommen freigespült wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Material für die maskierende Schicht einer der Stoffe StO2 und/oder Si3N4 oder das betreffende Halbleitermaterial verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i. c h n e -t , daß ein hochdotierter, einkristalliner, scheibenförmiger Silicium-Substratkörper (1) zunächst mit einer aus der Gasphase abgeschiedenen maskierenden Schicht (2) aus reinem undotierten einkristallinen Silicium an den nicht für die Abscheidung der gewünschten einkristallinen Oberflächenseite des Substratkörpers bedeckt wird, daß dann die gewünschte Siliciumschicht (3) an der von der maskierenden Schicht freien Oberflächenseite des Substratkörpers (1) mit mindestens einer Unterbrechungspause abgeschieden wird, und daß in der Unterbrechungspause das Reaktionsgefäß (5) bei Anwesenheit des Substratkörpers (1) mit reinem inerten Gas und/oder mit reinem Wasserstoff gesnült wird.
  4. 4, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e -t , daß als Substratdotierung eines der Elemente P, B, As verwendet und die Konzentration der Substratdotierung auf mindestens 1019 cm-3 eingestellt und auf dem Substrat (1) eine epitaktische Schicht (3) mit einer Dotierungskonzentration von höchstens 4. 1015 cm-3 abgeschieden wird, höchstens von 1 . 1016 cm 3, insbesondere von etwa 4 . 1015 cm 3.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während der Abscheidurig der maskierenden Schicht das die mit der maskierenden Schicht (2) zu versehenden Substratkörper (1) enthaltende Reaktionsgefäß in einer Unterbrechungspause des Abscheidevorgangs mit reinem Wasserstoff und/oder Inertgas gespült wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 und 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i ch n e t , daß bei Verwendung von Silicium als Halbleitermaterial die maskierende Schicht (2) in zwei Schritten abgeschieden wird, wobei zunächst die Abscheidung einer Teilschicht von 0,6 µm, dann die Untcrbrechung des Abscheidevorgangs mit nachfolgendem Spülen des Reaktionsgefäßes, dann die Abscheidung der zweiten Teilsohicht erfolgt, daß dann die von der maskierenden Schicht (2) freie Oberflächenseite des scheibenförmigen Substratkörpers (1) mit der gewünschten dotierten einkristallinen Silicium schicht (3) epitaktisch bedeckt wird, wobei zunächst eine Teilschicht mit etwa 0,6 µm abgeschieden, dann eine Alterbrechungspause mit Spülen des Reaktionsgefäßes eingeschaltet, dann eine zweite Teil.schicht; mit 0,6 /m Stärke abgeschieden, dann eine zweite Unterbrechungspause mit Spülen des Reaktionsgefäßes eingeschaltet und schließlich der Rest der gewünschten epitaktischen Schicht abgeschieden wird,
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die für die gewünschte Silicium schicht vorgesehene Oberflächenseite des Substratkörpers mit einer diese und lediglich diese Seite vollständig bedeckende tind lediglich an dieser Seite vorgesehene Hilfsmaske aus SiO2 bedeckt wird, daß dann die restliche Oberfläche des Substratkörpers init einer aus reinem einkristallinen Silicium bestehenden maskierenden Schicht bedeckt wird, während die Oberfläche der Hilfsmaske von dieser maskierenden Schicht freigehalten wird, und daß schließlich die Abscheidung der gewünschten epitaktischen Schicht so vorgenommen wird, daß zugleich an aus einkristallinem Silicium bestehenden Oberflächenteilen des mit der maskierenden Schicht aus Si02 bedeckten Substratkörpers eine Abscheidung von einkristallinem Silicium. stattfindet, während die Hilfsmaske durch die Wirktuig des Reaktionsgases abgetragen wird, und daß schließlich nach erfolgter Abtragung der Hilfsmaske durch das Reaktionsgas der Abscheidungsvorgang so lange fortgesetzt wird, bis an der vorher von der Hilfsmaske bedeckten Substratseite die gewünschte einkristalline Siliciumschicht aufgewachsen ist.
DE19752547692 1975-10-24 1975-10-24 Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung Expired DE2547692C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752547692 DE2547692C3 (de) 1975-10-24 1975-10-24 Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752547692 DE2547692C3 (de) 1975-10-24 1975-10-24 Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2547692A1 true DE2547692A1 (de) 1977-05-05
DE2547692B2 DE2547692B2 (de) 1979-03-08
DE2547692C3 DE2547692C3 (de) 1979-10-31

Family

ID=5960037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752547692 Expired DE2547692C3 (de) 1975-10-24 1975-10-24 Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2547692C3 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2423865A1 (fr) * 1978-04-21 1979-11-16 Philips Nv Procede pour l'application d'une couche epitaxiale sur un substrat a partir d'une phase gazeuse
FR2454182A1 (fr) * 1979-02-05 1980-11-07 Siemens Ag Procede pour fabriquer des corps semi-conducteurs constitues par du silicium amorphe, au moyen d'une decharge par effluves
DE19845252A1 (de) * 1998-10-01 2000-04-06 Deutsche Telekom Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2423865A1 (fr) * 1978-04-21 1979-11-16 Philips Nv Procede pour l'application d'une couche epitaxiale sur un substrat a partir d'une phase gazeuse
FR2454182A1 (fr) * 1979-02-05 1980-11-07 Siemens Ag Procede pour fabriquer des corps semi-conducteurs constitues par du silicium amorphe, au moyen d'une decharge par effluves
DE19845252A1 (de) * 1998-10-01 2000-04-06 Deutsche Telekom Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten

Also Published As

Publication number Publication date
DE2547692C3 (de) 1979-10-31
DE2547692B2 (de) 1979-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1933690C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines mindestens bereichsweise einkristallinen Films auf einem Substrat
DE2030805A1 (de) Verfahren zur Ausbildung epitaxialer Kristalle oder Plattchen in ausgewählten Bereichen von Substraten
DE1223951B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-bauelementen mit einem oder mehreren PN-UEbergaengen
DE2812658B2 (de) Verfahren zum selektiven Diffundieren von Aluminium in ein Einkristall-Siliciumhalbleitersubstrat
DE2019655C2 (de) Verfahren zur Eindiffundierung eines den Leitungstyp verändernden Aktivators in einen Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers
DE1444496A1 (de) Epitaxialer Wachstumsprozess
DE1564191B2 (de) Verfahren zum herstellen einer integrierten halbleiterschaltung mit verschiedenen, gegeneinander und gegen ein gemeinsames siliziumsubstrat elektrisch isolierten schaltungselementen
DE2523067A1 (de) Verfahren zum aufwachsen von silizium-epitaxialschichten
DE1163981B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit pn-UEbergang und einer epitaktischen Schicht auf dem Halbleiterkoerper
DE1521396B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines halbleiter bauelementes mit einer schottky sperrschicht
DE1489258B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer duennen leitenden Zone unter der Oberflaeche eines Siliciumkoerpers
DE1296266B (de) Verfahren zum elektrischen isolieren von einkristallinen bereichen in einer integrierten halbleiterschaltung
DE3231671T1 (de) Zuechtung von strukturen auf der basis von halbleitermaterialien der gruppe iv
DE1769298B2 (de) Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Silicium oder Germanium auf einer Unterlage aus einkristallinem Saphir
DE4313042A1 (de) Diamantschichten mit hitzebeständigen Ohmschen Elektroden und Herstellungsverfahren dafür
DE1248168B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
DE2316520C3 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht
DE1564423C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines doppelt diffundierten Transistors sowie nach diesem Verfahren hergestellter Transistor
DE2211709B2 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleitermaterial
DE2950827C2 (de) Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von einkristallinem Material
DE2602705B2 (de) Photokathode vom m-V-Typ für das nahe Infrarot und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2547692A1 (de) Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung
DE2151346C3 (de) Verfahren zum Herstellung einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem Einkristallkörper
DE3002671C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidsubstrats
DE60036761T2 (de) Einkristalliner SiC-Verbundwerkstoff für Halbleitereinrichtungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)