DE2813250C2 - Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips

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Description

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst
Durch das beanspruchte Verfahren ist es möglich, Hl-V-Verbindungshalbleiter auf einem Substrat aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV herzustellen, wobei die Schwierigkeiten der unterschiedlichen Gitterkonstanten und der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten überwunden werden. Es hat sich gezeigt, daß die hergestellten Halbleiterchips eine ausgezeichnete Kristallqualität in der Verbindungshalbleiterschicht auf dem Substrat haben. Durch die Verwendung eines Halbleiterelements der Gruppe IV als Substrat werden die Kosten für die Halbleiterchips is erheblich gesenkt da dieses Substratmaterial erheblich billiger ist als das bisher verwendete Substratmaterial, welches aus III-V-Verbindungshalbleitern bestand. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch vorteilhaft, daß die epitaktische Schicht bei Tempei aturen wächst, die niedriger sind als die Temperaturen bei den herkömmlichen Verfahren. Dadurch werden die Schwierigkeiten mit den unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten bei dem Substrat und der Aufdampfschicht gemildert, und es ergibt sich auch der weitere Vorteil, daß die Diffusion der Verunreinigungen aus dem Substrat in die epitaktische Schicht in Grenzen gehalten wird. Auch dies trägt zu der Qualität der epitaktischen Schicht bei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs- jo gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand der F i g. 1 beschrieben.
Es ist ein Substrathalter 1 vorgesehen, um ein einkristallines Substrat 2 aus einem Element der Gruppe IV, beispielsweise aus Silicium (Si), zu halten. In Tiegeln 3a und 36 sind die zu verdampfenden Materialien 5a und 56 enthalten, die aus den Bestandteilen des Verbindungshalbleiters oder aus diese Bestandteile enthaltenden Verbindungen bestehen. Die Tiegel 3a und 3b haben Injektionsdüsen 4a bzw. 4b mit kleinem Durchmesser.
Die lonisationsbereiche 6a und 6b sind in der Nähe der Tiegel 3a und 36 vorgesehen, um die in diesem Raum vorhandenen Agglomerate zu ionisieren. In den lonisationsbereichen sind Heizdrähte 7a und 7b vorgesehen. Das Substrat 2 wird von einer Heizung 8 auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt. Um die ;o Dicke einer aus dem Verbindungshalbleiter bestehenden Dünnschicht, die epitaktisch auf dem Substrat 2 gewachsen ist, zu messen, ist ein Dicken-Meßgerät 9 vorgesehen. Zum Abschirmen des Substrats 2 gegen die darauf auftreffenden ionisierten Agglomerate ist ein Verschluß 10 vorgesehen. Die Teile der Vorrichtung, die im Betrieb im Vakuum liegen sollen, sind unter einer Glocke 11 angeordnet, die über einen O-Ring 13 luftdicht auf einer Grundplatte 12 gelagert ist. Die Vakuumglocke 11 wird durch eine Evakuierungsöffnung 14 bis auf Hochvakuum evakuiert.
Für die Tiegel 3a und 3b sind die Stromquellen 15a und 156 vorgesehen. Um die elektrischen Felder zwischen dem Tiegel 3a und dem Elektrodenteil 17a des Heizdrahtes 7a und zwischen dem Tiegel 3b und dem Elektrodenteil 17f>des Heizdrahtes 7b zu erzeugen, sind Spannungsquellen 16a und 166 angeschlossen.
Zur Strombegrenzung sind Schutzwiderstände Ra und Rb vorgesehen. Die Heizdrähte 7a und Tb sind an einer Stromquelle 17 angeschlossen. Eine Beschleunigungsspannungsquelle 18 dient dazu, ein elektrisches Feld zur Beschleunigung der ionisierten Agglomerate zwischen den Elektrodenteilen 17a und YIb und dem Substrathalter 1 zu erzeugen. Wenn der Substrathalter 1 aus einem isolierenden Material besteht oder wenn die Verwendung des Substrathalters 1 als Elektrode unerwünscht ist, kann die Beschleunigungsspannungsquelle 18 zwischen den Elektrodenteilen 17a und 176 und einer Elektrode angeschlossen sein, die an einer geeigneten Stelle zwischen dem Substrathalter 1 und den lonisationsbereichen 6a und 66 angeordnet ist.
Zur Stromversorgung der Heizung 8 zum Aufheizen des Substrats 2 ist eine Stromquelle 20 vorgesehen. Ein Tiegel 22 ist an einer geeigneten Stelle in der Glocke 11 angeordnet, um eine Dotierungssubstanz 21 zu verdampfen. Die Dotierungssubstanz 21 wird dazu verwendet, den Leitfähigkeitstyp der Verbindungshalbleiter-Dünnschicht zu kontrollieren, die epitaktisch auf dem Substrat 2 wächst. Der Tiegei 22 ist mit einer Heizung 23 versehen, die von einer Stromquelle 24 versorgt wird.
Ein Gas-Zuleitüngsrohr 25 ist dazu vorgesehen, um ein inertes Gas, beispielsweise Argon, einzuführen, welches bei der lonenstrahlätzung verwendet wird, wodurch die Oberfläche des Substrats 2 als Vorbehandlung des Substrats gereinigt wird. Durch das Gas-Zuleitungsrohr kann auch Stickstoff oder Sauerstoff eingeführt werden, wobei diese Gase zusammen mit der Dotierungssubstanz 21 Strahlungs-Rekombinationszentren bilden, wenn beispielsweise Halbleiterchips zur Herstellung von lichtemittierenden Dioden aus GaP hergestellt werden sollen.
Auf den Außenflächen der Wände der Tiegel 3a und 3b sind Temperaturfühler 26a und 266 vorgesehen, um die Temperaturen der Tiegel 3a bzw. 36 zu messen. An dem Substrat 2 und an dem Tiegel 22 sind ebenfalls Temperaturfühler 27 bzw. 28 vorgesehen, um die Temperaturen dieser Teile zu messen. Die Ausgangssignale der Temperaturfühler 26a und 266 werden Temperaturreglern 29a bzw. 296 zugeführt, die die Ausgangsleistungen der zur Beheizung der Tiegel vorgesehenen Stromquellen 15a und 156 entsprechend den Abweichungen der gemessenen Temperaturen von den Solltemperaturen regeln, so daß die Tiegel 3a und 36 auf den eingestellten Temperaturen gehalten werden. Auf ähnliche Weise werden die Ausgangssignale der Temperaturfühler 27 und 28 Temperaturreglern 30 bzw. 31 zugeführt, die die Ausgangsleistungen der Stromquellen 20 und 24 so regeln, daß die Temperaturen des Substrats 2 und des Tiegels 22 auf den eingestellten Werten gehalten werden.
Ein Vakuummeßgerät 32, beispielsweise ein Ionisations-Meßgerät, dient dazu, das Vakuum in der Glocke U zu messen. Die Tiegel 3a und 36 sind mit Tiegelmänteln 33a und 336 versehen, um die Tiegel thermisch abzuschirmen, so daß die Temperaturen der Tiegel 3a und 36 genau gesteuert werden können und der Einfluß der Tiegel auf andere Teile der Apparatur auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird das Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips wie folgt durchgeführt:
Zunächst wird das einkristalline Substrat 2, welches aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV, beispielsweise aus Silicium oder Germanium, besteht, auf dem Substrathalter 1 befestigt. Die zu verdampfenden
Materialien 5a und 56, die aus den Bestandteilen des herzustellenden Verbindungshalbleiters bestehen oder diese Bestandteile enthalten, werden in die Tiegel 3a bzw. 36 eingefüllt. Wenn beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleiter hergestellt werden soll, wird Gallium oder Indium in den Tiegel 3a und Phosphor oder Arsen in den Tiegel 3b eingefüllt. Des weiteren wird die Dotierungssubstanz 21, die zur Festlegung des Leitfähigkeitstyps der Verbindungshalbleiter-Dünnschicht verwendet wird, die epitaktisch auf dem Substrat 2 gezogen wird, in den Tiegel 22 eingeführt. Wenn das Substrat 2 ein η-Halbleiter ist, ist der auf dem Substrat 2 gezogene Halbleiter ebenfalls ein η-Halbleiter. Wenn daher ein 111-V-Verbindungshalbleiter hergestellt werden soll, wird beispielsweise Schwefel oder Selen in den Tiegel 22 als Doiicrungssubstar.z eingeführt, wobei diese Elemente als Donatoren in dem Ill-V-Verbindungshalbleiter wirken. Dann wird die Glocke 11 durch das Vakuumsystem (nicht gezeigt) auf ein Hochvakuum evakuiert, so daß ein Druck von 1,3 ■ 10~5 Bar oder weniger, vorzugsweise 1,3 — 10~7 Bar oder weniger, herrscht.
Dann wird eine geringe Menge eines inerten Gases, beispielsweise Argon, in den Ionisationsbereich 6a eingeführt, so daß das Vakuum in der Glocke 11 einen Wert von 1 bis ΙΟ"6 Bar erreicht, wenn das Vakuum in der Glocke ursprünglich etwa 10~7 Bar war. Dann wird der Heizdraht 7a durch die Stromquelle 17 aufgeheizt, so daß er Elektronen abgibt. Gleichzeitig wird durch die Spannungsquelle 16a ein Elektronenstrom von dem Heizdraht 7a zu dem Ionisierungsbereich 6a erzeugt. Durch diesen Elektronenstrom wird das in den lonisationsbereich 6a eingeführte inerte Gas ionisert In diesem Fall führt eine Erhöhung der Menge an inertem Gas, welches in den lonisationsbereich 6a eingeführt wird, zu einer Glimmentladung zwischen dem Heizdraht 7a und dem lonisationsbereich 6a, so daß der lonisierungswirkungsgrad des eingeführten inerten Gases erheblich verbessert wird. Andererseits bewirkt die Glimmentladung, daß ein großer Strom zwischen dem Heizdraht 7a und dem lonisationsbereich 6a fließt. Dieser Strom wird jedoch durch den Widerstand Ra begrenzt, so daß er keinen schädlichen Einfluß auf den Heizdraht 7a, den lonisationsbereich 6a und die Stromquelle 16a hat.
Wenn der Verschluß 10 sodann geöffnet wird, wird das ionisierte inerte Gas durch die Beschleunigungsspannungsquelle 18, die zwischen dem Heizdraht 7a und dem Substrathalter 1 angeschlossen ist, in Richtung auf das Substrat beschleunigt, wobei dem ionisierten inerten Gas kinetische Energie erteilt wird. Das beschleunigte Gas trifft sodann auf die Oberfläche des Substrats 2 auf. wobei diese Oberfläche durch Ätzen gereinigt wird. Bei diesem Verfahren ist die Zeit, die zum Ätzen erforderlich ist, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten. Die erforderliche Zeit hängt von dem Ionisierungsstrom für das inerte Gas, der Spannung der Beschleunigungsquelle 18 und anderen Parametern ab.
Bei dem beschriebenen Verfahren zum Reinigen der Oberfläche des Substrats 2 durch Ionenstrahlätzung kann es vorkommen, daß an dem Substrat 2 eine Deformation erzeugt wird. Daher wird gewöhnlich der Verschluß 10 geschlossen und die Heizung 8 durch die Stromquelle 20 eingeschaltet, so daß das Substrat 2 auf eine Temperatur von 500° C bis 10000C aufgeheizt wird, um die Deformation auszuheilen oder eventuelle Spannungen zu beseitigen.
Danach wird das inerte Gas, beispielsweise Argon,
welches während der vorangegangenen Verfahrensschritte in die Glocke 11 eingeführt worden ist, aus der Glocke durch die Evakuierungsöffnung 14 evakuiert, so daß der Innenraum der Glocke 11 wieder auf das ursprüngliche Vakuum mit einem Druck von 10~5 Bar oder weniger, vorzugsweise 10~7 Bar oder weniger, gebracht wird.
Dann werden die Tiegel 3a und 3b durch die Stromquellen 15a und 156 geheizt, um die zu verdampfenden Materialien 5a und 5b, die in den Tiegeln vorhanden sind, zu verdampfen. Wenn die Verbindungsbestandteile beispielsweise Gallium bzw. Phosphor sind, wird der Tiegel 3a vorzugsweise auf 1370° C und der Tiegel 3b vorzugsweise auf etwa 3100C aufgeheizt, und der Dampfdruck des Phosphors in dem Tiegel 36 wird etwa auf dem zehnfachen Wert von dem Druck des Galliums in dem Tiegel 3a gehalten, so daß die von der Oberfläche des Substrats wieder abdampfende Phosphormenge kompensiert wird.
Die Temperaturen der Tiegel 3a und 3b werden von den Temperaturfühlern 26a bzw. 26b gemessen. Die Ausgänge der Temperaturfühler 26a bzw. 266 werden den Temperaturreglern 29a bzw. 29/) zugeführt die die Ausgangsleistungen der Stromquellen 15a und 156 entsprechend den Abweichungen der Meßwerte von den Sollwerten regeln, so daß die Temperaturen der Tiegel 3a und 3b unabhängig voneinander auf den vorgegebenen Werten gehalten werden können. Daher werden Dampfdrücke der zu verdampfenden Materia lien 5a und 5b automatisch gesteuert, so daß sie auf den jeweils erforderlichen, vorgegebenen Werten gehalten werden können.
Sodann werden die Dämpfe Am und Bm der zu verdampfenden Materialien 5a und 5b, die in den Tiegeln 3a bzw. 3b erzeugt werden, durch die Injektionsdüsen 4a und Ab in die Ionisierungsbereiche 6a und 6b strahlartig eingesprüht Die Ionisationsbereiche 6a und 6b, die auch als Ionisationskammern bezeichnet werden können, werden auf einem Hochvakuum mit
"to einem Druck von Άοο oder weniger der Dampfdrücke der Dämpfe Am bzw. Bm gehalten. Wenn die Dämpfe Am und Bm aus den Injektionsdüsen herausgesprüht werden, werden sie durch adiabatische Expansion unterkühlt so daß sie Agglomerate Ac bzw. Bc bilden.
t5 Die Agglomerate Ac und Bc sind Atomgruppen, die normalerweise aus etwa 100 bis 2000 Atomen bestehen, die durch van der Waals-Kräfte lose zusammengehalten werden. Es ist nicht zwingend notwendig, daß die gesamte Menge der Dämpfe Am und Bm, die aus den Injektionsdüsen abgesprüht werden, in Agglomerate Ac und Bc verwandelt werden. Daher sind auch Moleküle oder Atome der jeweiligen Substanzen vorhanden. Diese Bestandteile haben jedoch keinen Einfluß auf die Arbeitsweise der Vorrichtung oder den Effekt des erfmdungsgemäßen Verfahrens.
Die auf diese Weise gebildeten Agglomerate Ac und Bc bewegen sich durch die Ionisationsbereiche 6a und 6b in Richtung auf das Substrat 2 weiter. Sie bilden dabei Agglomeratstrahlen aufgrund der kinetischen Energie und der Bewegungsrichtung, die ihnen beim Aussprühen aus den Injektionsdüsen erteilt wurde.
Inzwischen emittieren die Heizdrähte 7a und 7b, die durch die Stromquelle 17 versorgt werden, Elektronen, die unter der Wirkung der Spannungsquelle 16a und 166 zu Elektronenströmen zusammengefaßt werden, die von den Heizdrähten 7a und 7b zu den Ionisationsbereichen 6a und 66 ffieBen, durch die die Agglomerate Ac und Bc hiiidurchtreten. Auf diese Weise werden die
Agglomerate Ac und Bc mit Elektronen bombardiert. Wenn wenigstens eines der Atome in einem Agglomerat Acoder ßcionisert wird, wird das Agglomerat in ein ionisiertes Agglomerat umgewandelt, mit anderen Worten werden die Agglomerate Acund ßcin ionisierte Agglomerate Aibzw. Bi verwandelt.
Wenn nun der Verschluß 10 offen ist, werden die ionisierten Agglomerate Ai und Bi durch ein elektrisches Feld, welches von der Beschleunigungsspannungsquelle 18 aufgebaut wird, in Richtung auf das Substrat 2 beschleunigt, wobei sie eine große kinetische Energie erhalten. Dadurch schlagen die ionisierten Agglomerate Ai und Bi auf dem Substrat 2 zusammen mit den neutralen Agglomeraten Ac und Bc, die in den Ionisierungsbereichen 6a und 66 nicht ionisiert wurden, auf. Die neutralen Agglomerate Ac und Bc, die auf dem Substrat 2 auftreffen, haben die kinetische Energie, die den Dämpfen beim Aussprühen aus den Injektionsdüsen 4a bzw. Ab erteilt wurde. Das Substrat 2 wird auf einer Temperatur gehalten, die für das epitaktische Wachstum des gewünschten Verbindungshalbleiter auf dem Substrat 2 erforderlich ist, beispielsweise auf einer Temperatur zwischen 5000C und 600° C.
Bei der Anfangsstufe des Verfahrens wird die Oberfläche des Substrats 2 abgesputtert, so daß atomare Teile des Substratmaterials auf dem Substrat 2 zusammen mit den ionisierten Agglomeraten Λ/und Bi und den neutralen Agglomeraten Acvna Bc, die auf dem Substrat auftreffen, erneut abgeschieden werden, um eine Zwischenschicht zu bilden, so daß eine Fehlabstimmung zwischen dem Substrat 2 und der darauf epitaxial wachsenden Schicht auf ein Minimum herabgesetzt werden kann.
Die erwähnten Effekte ermöglichen es, eine Dünnschicht hoher Qualität epitaktisch auf dem Substrat aufwachsen zu lassen, wobei die Dünnschicht eine andere Gitterkonstante und andere thermische Ausdehnungskoeffizienten hat als das Substrat Die ist mit den herkömmlichen Techniken schwierig.
Außerdem wird durch die Wärmeenergie, die aus der Umsetzung der kinetischen Energie der neutralen und ionisierten Agglomerate stammt, das Substrat 2 örtlich aufgeheizt, so daß die Epitaxial-Temperatur wirksam aufrecht erhalten werden kann. Zusätzlich werden die ionisierten Agglomerate Ai und Bi und die neutralen Agglomerate Ac und Bc durch die kinetische Energie, die sie beim Aufschlagen auf die Oberfläche des Substrats 2 haben, in ihre atomaren Bestandteile zerlegt Die atomaren Bestandteile wandern dann an der Oberfläche des Substrats 2 entlang, wobei die Bildung der Dünnschicht erleichtert wird. Insbesondere verbinden sich die Verbindungsbestandteile, die in den ionisierten Aggiomeraien Ai und Si bzw. den neutralen Agglomeraten Ac und Bc vorhanden sind, chemisch miteinander, um eine epitaktische Schicht E aus dem Verbindungshalbleiter, beispielsweise Galliumphosphid (GaP), zu bilden. Die Verbindungshalbleiter-Dünnschicht hat ausgezeichnete Kristalleigenschaften und eine hohe Haftung an dem Substrat 2 sowie eine starke Bindung zwischen den Atomen der Schicht selbst.
Kurz gesagt, wirken der Sputtereffekt, der durch die ionisierten Agglomerate Ai und Bi und die neutralen Agglomerate Ac und Bc bewirkt wird und der ■-, Oberflächenwanderungseffekt, der beim Auftreffen der Agglomerate auf die Substratoberfläche auftritt, in der Weise zusammen,daß eine epitaxiale Dünnschicht Eaus dem gewünschten Verbindungshalbleitermaterial erzeugt wird, die eine ausgezeichnete Kristallqualität und
in eine hohe Adhäsion auf dem Substrat hat, wobei die Temperatur des Substrats auf einem so niedrigen Wert wie etwa 600°C gehalten wird.
Es ist besonders vorteilhaft, daß die Dampfdrücke der zu verdampfenden Materialien 5a und 5b durch die
ι ί jeweiligen Stromquellen 15a bzw. 15£> separat gesteuert werden können, so daß die erzeugten Dampfmengen auf vorgegebenen Werten gehalten werden können. Auch die Leistung der Beschleunigungsspannungsquelle 18 kann nach Wunsch geändert werden. Durch eine
?(i richtige Einstellung der Spannungen dieser Strom- und Spannungsquellen kann der epitaktischen Schicht des Verbindungshalbleiters eine vorgegebene, stochiometrische Zusammensetzung gegeben werden.
Zur Dotierung der Verbindungshalbleiter-Dünn-
2i schicht wird wie folgt vorgegangen:
Während die Dünnschicht durch die neutralen Agglomerate Acund Bcund die ionisierten Agglomerate Aiund Bi aufgebaut wird, wird die Heizung 23 durch die Stromquelle 24 erregt und die Dotierungssubstanz
jo 21, die in dem Tiegel 22 enthalten ist, wird auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt, die durch den Temperaturregler 31 eingestellt ist. Dadurch wird die Dotierungssubstanz mit einem vorgegebenen Dampfdruck verdampft, und die dampfförmige Dotierungssub-
i. stanz 21, die die Oberfläche des Substrates 2 zusammen mit den ionisierten Agglomeraten Ai und Bi und den neutralen Agglomeraten Ac und Bc erreicht, diffundiert in die epitaktische Dünnschicht E ein, so daß die Dotierungssubstanz in einem vorgegebenen Mengenverhältnis in die Dünnschicht eingebaut wird und die Dünnschicht η-leitend wird.
Wenn die Temperatur des Tiegels 22 schrittweise oder kontinuierlich verändert wird, kann die Konzentration der Dotierungssubstanz in der epitaktischen
<:, Schicht E schrittweise oder kontinuierlich geändert werden. Wenn zusätzlich ein Gas, beispielsweise Stickstoff oder Sauerstoff, welches zur Bildung von strahlenden Rekombinationszentren beiträgt, zusammen mit der Dotierungssubstanz 21 in die Glocke 11
so durch das Gas-Zuleitungsrohr 25 eingeführt wird, können strahlende Rekombinationszentren in der epitaktischen Schicht E gebildet werden, die grünes oder rotes Licht abstrahlen, in der vorstehend beschriebenen Weise kann eine epitaktische Schicht E aus einem Verbindungshalbleiter mit einem vorgegebenen Leitfähigkeitstyp auf dem Substrat 2 ausgebildet werden, welches aus einem Halbleiter, bestehend aus einem Element der Gruppe IV, gebildet ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips bei dem
a) ein einkristallines Substrat aus Halbleitermaterial in einer Hochvakuumatmosphäre gehalten wird, bei dem
b) die zu verdampfenden Materialien separat verdampft werden, aus Verbindungsbestandteilen der gewünschten IH-V Halbleiterverbindung bestehen oder diese Verbindungsbestandteile enthalten, um die Verbindungibestandteile in die Dampfphase zu überführen, und bei dem
c) die Dämpfe in den Hochvakuumbereich eingesprüht werden, um eine epitaktische Schicht aus dem Verbindungshalbleiter auf der Oberfläche des Substrats zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
d) das Substrat, welches aus einem Halbleiter der Gruppe IV der Elemente besteht, einer Ionenstrahlätzung zur Säuberung seiner Oberfläche unterworfen wird, daß
e) die Agglomerate, die gebildet werden, wenn die Dämpfe in den Hochvakuumbereich eingesprüht werden, zur Bildung von ionisierten Agglomeraten ionisiert werden, und daß
f) den ionisierten Agglomeraten zusätzliche kinetische Energie erteilt wird, so daß sie auf die Oberfläche des Substrates mit erhöhter kinetischer Energie auftreffen.
2. Verfahren nach Anspruch
zeichnet, daß
g) eine Dotierungssubstanz zur Festlegung des Leitfähigkeitstyps der Halbleiterverbindung zusätzlich verdampft wird, so daß die Dotierungssubstanz zusammen mit den verdampften Verbindungsbestandteilen auf dem Substrat auftrifft.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
h) den ionisierten Agglomeraten dadurch eine zusätzliche kinetische Energie erteilt wird, daß man sie ein elektrisches Feld durchlaufen läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
i)
des weiteren eine epitaktische Schicht aus einem zweiten Verbindungshalbleitermaterial auf der vorher hergestellten epitaktischen Schicht des ersten Verbindungshalbleitermaterials ausgebildet wird, und daß
die zweite Verbindungshalbleiterschicht einen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem der ersten Verbindungshalbleiterschicht aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleiterchips gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der US-PS 37 51 310 bekannt Bei diesem bekannten Verfahren wird als Substrat eine III-V-Verbindung, nämlich GaAs, verwendet Dieses Substrat wird nach dem Ätzen mit einer Ätzflüssigkeit in das Vakuumgefäß eingebracht und dort noch einmal zur Reinigung seiner Oberfläche aufgeheizt Auf dieses Substrat werden dann aus separaten Tiegeln die
ίο Substanzen aufgedampft, wobei in dem Vakuumgefäß ein Druck von etwa 10~9 bis 10~n Bar herrscht Diese Druckverhältnisse bedeuten, daß die aus den Tiegeln austretenden Druckstrahlen reine molekulare Strahlen sind und sich nur schwierig dosieren lassen. Nachteilig
ist ferner, daß mit diesem bekannten Verfahren keine Verbindungshalbleiterchips hergestellt werden können, bei denen der Verbindungshalbleiter auf einem Substrat aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV epitaktisch abgeschieden werden kann. Die Schwierigkeiten bei der
Verwendung von Substraten aus Halbleiterelementen der Gruppe [V beruhen darauf, daß das epitaktische Wachstum von einer Substanz auf einer anderen voraussetzt, daß insbesondere die Gitterkonstanten und die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Mate-
rialien näherungsweise übereinstimmen, weil bei zu großen Unterschieden in der Gitterkonstanten kein epitaktisches Wachstum stattfinden kann und weil bei zu großen Unterschieden im thermischen Ausdehnungskoeffizienten keine innige Verbindung der aufzudamp-
fenden Schicht mit dem Substrat stattfindet, insbesondere dann, wenn bei dem Aufdampfverfahren große Temperaturschwankungen auftreten.
Aus der DE-OS 26 31 880 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Schottkydadurch gekenn- 35 Sperrschicht zu entnehmen, bei dem zum Aufdampfen der Halbleiterdünnschicht das sogenannte Agglomerat-Aufdampfverfahren angewendet wird. Bei diesem Agglomerat-Aufdampfverfahren wird ein aus dem aufzudampfenden Material bestehender Dampfstrahl
aus dem Tiegel durch eine Injektionsdüse in einen Vakuumbereich eingesprüht, indem ein Druck von Άοο oder weniger des Drucks der Dämpfe, beispielsweise 10~5 Bar, herrscht Dabei wird der Dampf in sogenannte Agglomerate umgewandelt, die aus einer Ansammlung
von etwa 100 bis 2000 Atomen bestehen, die durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden. Diese Agglomerate lassen sich in ionisierte Agglomerate umwandeln, wenn eines der Atome ionisert wird. Abgesehen von der Anwendung des Agglomerat-Auf-
dampfverfahrens betrifft diese Druckschrift das Aufdampfen von Haibleiterelementen auf einer Metallschicht und nicht das Aufdampfen von Verbindungshalbleitern auf einem Substrat aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV.
Aus der Zeitschrift »Thin Solid Films« Band 39, 1976, Seiten 207 bis 217 ist das Agglomerat-Aufdampfverfahren zur Herstellung von Metall- und Halbleiterschichten bekannt. In dieser Literaturstelle ist jedoch nicht erwähnt, daß die Halbleiterschichten aus Verbindungs-
halbleitermaterial bestehen sollen und daß das Substrat einer Ionenstrahlätzung zur Säuberung seiner Oberfläche unterworfen wird.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-
chips anzugeben, durch das eine epitaktische Schicht hoher Kristallqualität aus einem III-V-Verbindungshalbleiter auf einem Substrat aus einem Halbleiterelement der Gruppe IV gebildet werden kann.
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