Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, insbesondere Transistoren und Dioden, und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von Halbleiteranordnungen, insbesondere Tran sistoren und Dioden, bei dem von einem Halbleiter körper ausgegangen wird, der wenigstens stellenweise mit einer Oberflächenschicht aus Siliziumoxyd verse hen ist und von dem die Siliziumoxydschicht wenig stens stellenweise entfernt wird, worauf auf der dadurch freigelegten Halbleiteroberfläche dadurch eine Silizium- schicht aufwächst,
dass ein eine Siliziumverbindung ent haltendes Gas darübergeleitet wird, aus. dem sich durch thermische Reaktionen an der Oberfläche des erwärm ten Halbleiterkörpers Silizium auf dieser niederschlägt. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung her gestellte Halbleiteranordnung.
Bei bekannten Verfahren der oben erwähnten Art wird die Siliziumoxydschicht z. B. auf eine in der Halb- leitertechnik übliche Weise mittels eines unter Lichtein wirkung erhärtenden ( photohärtenden ) Lackes und eines Ätzmittels stellenweise entfernt, worauf der Halb leiterkörper in ein Reaktionsgefäss gebracht wird, in dem die Siliziumschicht aufwächst.
Es hat sich dabei gezeigt, dass auf der freigelegten Halbleiteroberfläche selektiv eine Siliziumschicht auf wachsen kann, d. h. dass auf der Siliziumoxydschicht kein oder praktisch kein Silizium bleibend nieder geschlagen wird. Man kann dazu ein Gas, das üblicher weise in der Halbleitertechnik zum Niederschlagen von Silizium aus der Gasphase infolge thermischer Reaktio nen verwendet wird, über den erhitzten Halbleiterkör- per leiten, z. B. ein Wasserstoffgas mit einem Zusatz von Siliziumchlorid.
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass der Halbleiterkörper mehrfach mit verschiedenen chemischen Mitteln in, verschiedenen Reaktionsgefässen behandelt werden muss. Dabei besteht grosse Gefahr, dass der Halbleiterkörper unerwünscht verunreinigt wird, besonders wenn er in ein anderes Reaktions gefäss umgesetzt wird.
Die Erfindung zielt u. a. darauf ab, die Gefahr der Verunreinigung auf ein Mindestmass herabzusetzen und ein einfacheres Verfahren anstelle der bekannten an zugeben.
Dies wird bei einem Verfahren der eingangs er wähnten Art gemäss der Erfindung dadurch erreicht, d'ass in ein und demselben Reaktionsgefäss nacheinander die Siliziumoxydschicht wenigstens stellenweise entfernt wird und die Siliziumschicht aufwächst, wobei die Sili- ziumoxydschicht dadurch wenigstens stellenweise ent fernt wird, dass gleichfalls ein eine Siliziumverbindung enthaltendes Gas darübergeleitet wird,
aus dem durch thermische Reaktionen Silizium niedergeschlagen wird und wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die Temperatur des Halbleiterkörpers auf Werte ein gestellt werden, bei denen Silizium aus dem Gas frei wird, jedoch praktisch kein Silizium bleibend auf der Siliziumoxydschicht sich niederschlägt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine nach dem er findungsgemässen Verfahren hergestellte Halbleiteran ordnung mit einem Halbleiterkörper, der wenigstens stellenweise mit einer Siliziumoxydschicht und mit einer auf dem Halbleiterkörper aufgewachsenen, in einer Aussparung der Siliziumoxydschicht vorhandenen Sili- ziumschicht versehen ist.
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungs beispiele und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung für die Durchführung eines Verfahrens nach der Erfin dung, Fig. 2 schematisch im Schnitt einen Halbleiterkör per;
der mit einer Siliziumoxydschicht und einer Maske versehen äst, Fig. 3 schematisch im Schnitt den gleichen Halb leiterkörper wie in Fig. 2, bei dem aber die Oxyd schicht stellenweise zum Teilentfernt ist, Fig. 4 schematisch im Schnitt mehrere nach einem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Diodenstruk- turen, Fig. 5 eine graphische Darstellung von Ergebnissen einiger Versuche, die bei verschiedenen Durchführungs formen des Verfahrens nach der Erfindung durchgeführt werden,
Fig. 6 und 7 eine Draufsicht bzw. eine Seitenan sicht einer bei einem Durchführungsbeispiel eines Ver fahrens nach der Erfindung verwendeten Maske, Fig. 8 schematisch im Schnitt einen Halbleiterkör per mit einer Oxydschicht, auf die die Maske nach den Fig. 6 und 7 aufgesetzt ist, Fig. 9 schematisch im Schnitt eine Diodenstruktur, die nach einem Verfahren nach der Erfindung her gestellt ist, Fig. 10 schematisch im Schnitt eine Transistorstruk- tur, die nach einem Verfahren nach der Erfindung her gestellt ist,
und Fig. 11 schematisch im Schnitt eine Halbleiterplatte mit Siliziumoxydschichten und einer aufgewachsenen Siliziumschicht, die nach einem Verfahren nach der Erfindung hergestellt sind.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel einer Vor richtung für ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen wird von einem Halbleiterkörper 9, 13 ausgegangen, der wenig stens stellenweise mit einer Oberflächenschicht 14 aus Siliziumoxyd versehen ist, die wenigstens stellenweise entfernt wird, worauf auf der dadurch freigelegten Halbleiteroberfläche dadurch eine Siliziumschicht auf wächst, dass ein eine Siliziumverbindung enthaltendes Gas darübergeleätet wird,
aus dem durch thermische Reaktionen an der Oberfläche des erwärmten Halb leiterkörpers 9, 13 sich Silizium auf dieser nieder schlägt.
Nach der Erfindung wird nacheinander in ein und demselben Reaktionsgefäss 30 die Siliziumoxydschicht 14 mindestens stellenweise entfernt und die Silizium schicht zum Aufwachsen gebracht. Das Reaktionsgefäss 30 besteht aus dem an seinem oberen Ende geschlos senen Quarzrohr 1 mit einem Gaseinlass 2 und einem abnehmbaren Bodenstück 4 mit einem Gasauslass 3, wobei die Siliziumoxydschicht 14 dadurch mindestens stellenweise entfernt wird, dass gleichfalls ein Gas hin übergeleitet wird,
aus dem mittels thermischer Reak tionen Silizium niedergeschlagen werden kann, und wo bei die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die Temperatur des Halbleiterkörpers 9, 13 auf Werte ein gestellt werden, bei denen Silizium aus dem Gas frei werden kann, jedoch praktisch kein Silizium auf der Siliziumoxydschicht 14 bleibend sich niederschlägt. Auf diese Weise ergibt sich ein einfaches Verfahren, bei dem der Halbleiterkörper kaum verunreinigt werden kann.
Auf dem Bodenstück 4 befindet sich eine Stütze 7 aus z. B. Quarz und auf dieser ein Träger 8 aus z. B. Molybdän, Silizium oder Kohlenstoff. Der Halbleiter körper 9, 13 wird auf den Träger 8 aufgesetzt.
Der Träger 8 kann mittels der Hochfrequenzspule 12 erwärmt werden, wodurch gleichfalls der Halblei terkörper 9, 13 erwärmt wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterkörper 9, 13 aus Silizium verwendet, der aus einem Trägerkörper 9 aus Silizium und einer auf die sem aus der Gasphase niedergeschlagenen Silizium schicht 13 besteht.
Bei einer bevorzugten Durchführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung, die im folgenden be schrieben wird, wird die Schicht 13 und auch die Sili- ziumoxydschicht 14 gleichfalls im Reaktionsgefäss 30 durch überleiten eines Gases aufgebracht, aus dem durch thermische Reaktionen Silizium bzw. Silizium oxyd sich niederschlägt. Auf diese Weise wird ein gro sser Teil der herzustellenden Halbleiteranordnungen in demselben Reaktionsgefäss 30 hergestellt, wodurch das Verfahren wesentlich vereinfacht wird und es kaum möglich ist, dass der Halbleiterkörper verunreinigt wird.
Zunächst wird ein aus einer Siliziumplatte 9 be stehender Trägerkörper auf den Träger 8 aufgesetzt. Die Siliziumplatte 9 hat eine Dicke von z. B. 300, um, einen Durchmesser von 2 mm und einen spezifischen Widerstand von 0,01 .Q <B>-</B>cm und ist z. B. n-leitfähig.
Aus dem Gaszylinder 20 wird etwa 10 Minuten lang Wasserstoff über den Gasmengenmesser 21, die Gasreinigungsanlage 22 und den Einlass 2 dem Reak tionsgefäss 30 zugeführt und über den Auslass 3 wieder abgeführt, um das Reaktionsgefäss 30 zu reinigen. Es wird z. B. 1 1 Wasserstoff/min bei einem Druck von etwa 1 Atmosphäre hindurchgeführt. Dabei sind die Hähne 23, 24 und 25 geschlossen.
Anschliessend wird die Platte 9 etwa 10 min lang mittels der Hochfrequenzspule 12 auf etwa 1300 C erwärmt. Dadurch werden Oxyde an der Oberfläche der Platte 9 entfernt.
Darauf wird die Temperatur der Platte 9 auf etwa 1250 bis 1260 C herabgesetzt, die Hähne 24 und 25 geöffnet und der Gasmengenmesser 27 auf 30 cm3 Gas/min eingestellt, während der Gasmengenmesser 21 weiter 1 1 Wasserstoff/min durchlässt. Es strömen nun 30 cm3 Wasserstoff/min durch den Verdampfer 28, in dem Siliziumchlorid (SiC14) verdampft wird. Der Ver dampfer 28 wird z. B. auf 20 C gehalten.
Der durch den Einlass 2 in das Reaktionsgefäss 30 strömende Was serstoff von etwa 1 Atmosphäre Druck enthält dann ungefähr 1 Vol. % Siliziumchlorid.
Die Aufwachsgeschwindigkeit der Siliziumschicht 13 auf der Siliziumplatte 9 beträgt unter diesen Ver- hältunssen etwa 1 ,um/min.
Es ist einleuchtend, dass auch andere in der Halb leitertechnik für das Niederschlagen von Silizium übli che Gase verwendbar sind, z. B. Wasserstoff oder Ar gon, dem Silan zugesetzt ist. Auch kann man das SiC14 durch z. B. SiHC13 ersetzen.
Ist die gewünschte Dicke der Siliziumschicht 13, z. B. 14 ,um, erreicht, wird die Siliziumoxydschicht 14 niedergeschlagen. Dies kann beim vorliegenden Aus führungsbeispiel in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass dem Gas Sauerstoff, z. B. in Form von Kohlen säure, zugesetzt wird. Die Kohlensäure wird aus dem Gaszylinder 29 über den Gasmengenmesser 31 durch Öffnen des Hahnes 23 zugefügt. Der Gasmengenmesser 31 ist z. B. auf eine Gasströmung von 20 cm3/min ein gestellt. Das beim Einlass 2 in das Reaktionsgefäss 30 strömende Gas hat wieder etwa den atmosphärischen Druck.
Die Aufwachsgeschwindigkeit der Siliziumoxyd- schicht beträgt etwa 0,2 ,um/min.
Ist die gewünschte Dicke der Oxydschicht 14 z. B. 3 ,um, erreicht, wird die Zufuhr der Kohlensäure durch Schliessen des Hahnes 23 beendet.
Die Maske 32 wird darauf auf die Siliziumoxyd- schicht 14 gesetzt (diese Lage der getrennten Maske 32 ist durch gestrichelte Linien dargestellt). Die Maske 32 besteht aus einer mit Aussparungen 33 mit einem Durchmesser von z. B. 300 ,um versehenen Platte aus einem Material, das gegen die Temperaturen, auf die der Halbleiterkörper erwärmt wird, beständig ist. Sie besteht z. B. aus Molybdän und hat eine Dicke von z.
B. 300 bis 400 1,cm. Die Maske liegt mit ihrer optisch eben geschliffenen Unterseite 38 eng auf der Siliziumoxydschicht 14 auf. Sie kann, ausser aus Molyb- dän, z. B. aus Quarz, Silizium, Kohlenstoff oder Wolf- ram bestehen.
Die Maske 32 ruht während der vorhergehenden Behandlungen auf dem Ring 34. Mit dem Ring 34 ist eine Stange 35 verbunden, die, mit dem Gummiring 36 abgedichtet, aus dem Reaktionsgefäss 30 herausragt. Beim Abwärtsbewegen der Stange 35 kommt die Maske 32 auf der Siliziumoxydschicht 14 zur Auflage und der Ring 34 z. B. in eine durch gestrichelte Linien dar gestellte untere Lage.
Die Maske 32 kann auch unterhalb des Ringes 34 liegen und federnd mit ihm verbunden sein, so dass die Maske 32 unter leichtem Druck auf die Silizium oxydschicht 14 gezogen werden kann.
Der Gasmengenmesser 21 wird auf 0,25 1 Gas/min und der Gasmengenmesser 27 auf eine dementsprechend kleinere Gasmenge (71/2 em3) in der Minute eingestellt, so dass der beim Einlass 2 in das Reaktionsgefäss 30 strömende Wasserstoff wieder etwa 1 VolA Silizium chlorid enthält. Der Druck des Wasserstoffs bleibt etwa atmosphärisch.
Um günstige Ergebnisse zu erreichen, ist es vor teilhaft, dass der Halbleiterkörper auf eine Temperatur von wenigstens etwa 1200 C erwärmt wird. Die Tem peratur des Halbleiterkörpers liegt vorzugsweise im Be reich von 1250-1350 C. So wird der Halbleiterkörper z. B. auf eine Temperatur von etwa 1314 C gebracht.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases (Wasser stoff mit Siliziumchlorid) in der Umgebung des Halb leiterkörpers muss verhältnismässig gering sein, z. B. ge ringer als 30 cm/min. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung des Halbleiterkörpers (9; 13) lässt sich aber schwer bestimmen und ist von der Konstruk tion der verwendeten Apparatur stark abhängig. Bei jeder Art des Reaktionsgefässes lässt sich aber die rich tige Gasmenge, die in der Minute durchgeleitet werden muss, in einfacher Weise durch Versuche bestimmen.
Die Siliziumoxydschicht 14 wird an der Stelle der Aussparungen 33 (siehe Fig. 2, in der die Teile in grösserem Massstab dargestellt sind) entfernt.
Diese Abtragung der Schicht ist wahrscheinlich wenigstens im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass das aus dem übergeleiteten Gas; das aus Wasserstoff und Siliziumchlorid besteht, durch thermische Reak tionen freiwerdende Silizium mit dem Siliziumoxyd der Schicht 14 reagiert, wobei Siliziummonoxyd entsteht, das flüchtig ist und über den Auslass 3 aus dem Reak tionsgefäss abgeführt wird.
Nach einer gewissen Zeit sind hierdurch in der Siliziumoxydschicht 14 'Vertiefungen 41 entstanden (siehe Fig. 3), die nach etwa 10 Minuten den Silizium körper 9, 13 erreichen, worauf sich in ihnen ohne die geringste Änderung der eingestellten Verhältnisse Siliziumschichten 42 absetzen (siehe Fig. 4). Man lässt die Schichten 42 z. B. auf eine Dicke von etwa 10 ,um aufwachsen. Die Aufwachsgeschwindigkeit der Schich ten 42 beträgt etwa 0,5 bis 0,6,um/min.
Während die Siliziumschichten 42 aufwachsen, kann die Maske 32 durch Aufwärtsbewegen der Stange 35 (siehe Fig. 1) von der Oxydschicht 14 entfernt werden. Auf der Maske 32 kann sich polykristallines Silizium niedergeschlagen haben, was für das Verfahren aber kenne Bedeutung hat. Während die Siliziumschichten 42 aufwachsen, schlägt sich kein oder praktisch kein Silizium bleibend auf dem übrigen Teil der Oxyd schicht 14 nieder.
Dagegen wird dieser übrige Teil aus demselben Grunde dünner, aus dem die Vertiefungen 41 entstanden sind. Da die Snliziumschichten 42 aber viel (etwa 10mal) schneller aufwachsen, als die Oxyd schicht 14 dünner wird, bereitet dies keine Schwierig keiten.
Dem Wasserstoff können auf die in der Halbleiter technik übliche Weise Dotierungsstoffe zugesetzt wer den, die den spezifischen Widerstand und die Leitfähig- keitsart der niedergeschlagenen Schichten bestimmen.
So hat die Schicht 13, die auf dem Trägerkörper 9, der n-leitfähig ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 0',01 D <B>-</B>cm hat, niedergeschlagen ist, z. B. :einen spezifischen Widerstand von etwa 1<I>0 -</I> cm und ist gleichfalls n4eitfähig, während die Siliziumschichten 42 z. B. einen spezifischen Widerstand von 0;01 D - cm erhalten und durch den Zusatz von Akzeptormaterial, z.
B. in Form von Bor, p-leitfähig werden.
Die Hähne 24 und 25 werden dann geschlossen und der Halbleiterkörper (9, 13) noch etwa 30 min in einer Wasserstoffatmosphäre auf der gegebenen Tem peratur gehalten, wodurch das Akzeptormaterial in die n-leitfähige Schicht 13 diffundiert, und dort die dif fundierten p-leitfähigen Zonen 43 mit !einer Dicke von etwa 3 ,um und die p-n-Übergänge 44 bilden.
Die p-n-Dbergänge 44 sind an der Stelle, an der sie an die Oberfläche der Schicht 13 treten, von der Oxydschicht 14 gegenüber der Umgebung abgeschirmt, was auf ihre elektrischen Eigenschaften einen günstigen Einfluss hat.
Die Wasserstoffzuführung wird dann eingestellt und die Erwärmung des Halbleiterkörpers 9, 13 ausgeschal tet, worauf der Halbleiterkörper aus dem Reaktionsge fäss 30 entfernt werden kann.
Der Halbleiterkörper 9, 13 kann z. B. durch Ritzen mit einem Diamanten und Brechen unterteilt werden, wodurch getrennte Dioden mit einer Struktur p-n-n+ entstehen, die dann auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise mit Anschlusskontakten versehen werden.
Um günstige Ergebnisse zu erzielen, kann, während die Oxydschicht 14 stellenweise entfernt wird und die Siliziumschichten 42 aufwachsen, die Temperatur des Halbleiterkörpers 9, 13 von der im beschriebenen Aus führungsbeispiel erwähnten Temperatur beträchtlich ab weichen. Auch die durch den Einlass 2 dem Reaktions gefäss 30 zugeführte Wasserstoffmenge pro Minute kann von der erwähnten Menge beträchtlich abweichen.
Mit der beschriebenen Apparatur, bei der Wasser stoff mit etwa 1 Vol.% Siliziumchlorid dem Reaktions gefäss 30 zugeführt wird, wurden Versuche durch geführt, von denen einige in Fig. 5 graphisch dar gestellt sind. Längs der Ordinate ist die dem Reak tionsgefäss 30 zugeführte Gesamtmenge an Wasserstoff, der etwa 1 V01.% SiC14 enthält, in 1/min und längs der horizontalen Achse die Temperatur des Silizium- körpers 9, 13 mit der Oxydschicht 14 aufgetragen.
Bei den Einstellpunkten A, B, F und K wurde eine polykristalline Siliziumschicht auf der Oxydschicht 14 erzielt. Bei den Einstellpunkten C, D; G und L wurde die Siliziumoxydschicht an den gewünschten Stel len nur teilweise entfernt, während stellenweise poly- kristallines Silizium bleibend auf der Oxydschicht 14 niedergeschlagen wurde.
Bei den Einstellpunkten H, M und N wurde die gliziumoxydschicht an den gewünsch ten Stellen entfernt und anschliessend auf den freigeleg ten Teilen der Halbleiteroberfläche Silizium selektiv niedergeschlagen. Der bevorzugte Arbeitsbereich liegt also ungefähr rechts von der Linie 50.
Hierzu wird bemerkt, dass die längs der Abszisse angegebenen Tem peraturen 1100, 1150, 1200 und 1250 C Werte sind, die mit Hilfe eines Pyrometers eingestellt wurden, die aber mit den wirklichen Temperaturen des Halbleiter körpers nicht völlig übereinstimmen. Für die Angabe der wirklichen Temperaturen ist eine Korrektur not wendig. Die erwähnten, mittels eines Pyrometers. ein gestellten Temperaturen entsprechen etwa den wirkli chen Temperaturen 1160, 1220, 1275 und 1330 C.
Man wird die Temperatur des Halbleiterkörpers daher gleich etwa 1200 C oder höher und vorzugsweise etwa sm Bereich von 1250-1350 C wählen. Die dem Punkt N entsprechende Gasströmung und Temperatur des Halbleiterkörpers wurden beim vorstehend beschrie benen Ausführungsbeispiel angewendet.
Es ist einleuchtend, dass der bevorzugte Arbeits bereich anders aussehen wird, wenn andere Gase als Wasserstoff mit Siliziumchlorid, z. B. Wasserstoff mit SiHC13, verwendet werden. Weiter ist die Gasmenge, die pro Minute dem Reaktionsgefäss zugeführt werden muss, von der Formgebung der Apparatur stark ab- hängig. Die erforderliche Menge lässt sich bei einer gegebenen Apparatur aber in einfacher Weise durch Versuche bestimmen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Durchführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, von dem nach stehend ein Ausführungsbeispiel beschrieben wird, wird ein. Halbleiterkörper mit einer Siliziumoxydschicht ver wendet, die dünne und dicke Bezirke hat, wobei nur an den dünnen Bezirken die Siliziumoxydschicht ent fernt wird und auf der freigelegten Halbleiteroberfläche die Siliziumschicht aufwächst, während an den dicken Bezirken die Siliziumoxydschicht nur dünner wird.
Da bei erübrigt sich eine getrennte Maske während der Zeit, in der die Siliziumoxydschicht stellenweise ent fernt wird, wodurch auch die Gefahr vermieden wird, dass während dieser Zeit das übergeleitete Gas zwi schen die Oxydschicht und die Maske eindringt, wo durch die Siliziumoxydschicht auch an ungewünschten Stellen entfernt werden könnte.
Im vorliegenden Beispiel wird beim stellenweisen Entfernen der Siliziumoxydschicht von einem Halblei terkörper 9, 13 mit einer Siliziumoxydschicht 14 nach Fig. 3 ausgegangen.
Das Verfahren vollzieht sich, nach dem die in Fig. 3 dargestellte geometrische Anordnung erzielt worden ist, weiterhin in gleicher Weise wie beim bereits besprochenen Ausführungsbeispiel nur mit dem Unterschied, dass die Maske 32 nicht aufgesetzt wird und die Siliziumoxydschicht 14 an ihren dicken Be zirken 62 um ebensoviel wie an ihren dünnen Bezirken 61 abnimmt.
Die Siliziumschicht 13 und die Oxydschicht 14 können in gleicher Weise wie im bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgebracht werden, mit dem Un terschied, dass auf die Siliziumoxydschicht 14, wenn sie eine Dicke von etwa 0,5 ,um erreicht hat, eine Maske 60 mit einer Form gemäss Fig. 6 und 7 aufgesetzt wird, wodurch bei ihrem weiteren Aufwachsen in der Siliziumoxydschicht 14 die Vertiefungen 41 entstehen (Fig. 8).
Nach Entfernen der Maske 60 können die dünnen Bezirke 61 der Schicht 14, wie oben beschrie ben, entfernt werden.
Die Maske 60 besteht aus einem Rasterwerk 65 mit Füssen 66 und ist z. B. aus Kohlenstoff oder Molybdän hergestellt. Die Maske 60 kann die Füsse 66 nach unten, mit dem Rasterwerk 65 auf den Ring 34 (siehe auch Fig. 1) und, in derselben Weise wie die Maske 32, auf die Oxydschicht 14 gesetzt und von ihr wieder entfernt werden. Die Füsse 66 haben z. B. eine Länge von etwa 2 cm und einen Durchmesser von etwa 1 mm und die Siliziumplatte 9 einen Durch messer von etwa 6 mm.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurde die Herstellung von Diodenstrukturen beschrie ben. Darüber hinaus lässt sich aber das erfindungsge mässe Verfahren für die Herstellung vieler Arten von Halbleiteranordnungen anwenden. Transistoren lassen sich z. B. wie folgt herstellen: Zunächst wird z. B. eine Diodenstruktur p-n-n+, wie in Fig. 9 dargestellt, hergestellt. Die Diodenstruk- tur nach Fig. 9 ist von derselben Art wie an Hand der Fig. 4 beschrieben worden ist, und kann in der selben Weise hergestellt werden.
In ähnlicher Weise wie die Oxydschicht 14 und die p-leitfähige Siliziumschicht 42 aufgebracht worden sind, werden jetzt die Oxydschicht 70 und die n+-leit- fähige Siliziumschicht 41 aufgebracht (siehe Fig. 10). Durch Diffusion von in die Siliziumschichten 42 und 41 eingebauten Dotierungsstoffen bilden sich die p-n Übergänge 44 bzw. 72 aus.
Die fertige Anordnung ist eine Transistorstruktur n+-p-n-n+, deren p-n-Über- gänge 44 und 72 an den Stellen, zu denen sie an die Oberfläche der Schichten 13 bzw. 42 treten, von den Oxydschichten 14 bzw. 70 gegenüber der Umgebung abgeschirmt sind, was auf die elektrischen Eigenschaf ten des Transistors einen günstigen Einfluss hat.
Die Schichten 41 und 42 und der Trägerkörper 9 können auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise mit Anschlusskontakten versehen werden, wobei der An schlusskontakt für die Schicht 42 durch die Oxydschicht 70 hindurchdringen muss.
Für die Herstellung zusammengesetzter Halbleiter anordnungen, häufig als Festkörperschaltkreise be zeichnet, kann man auf eine mit einer Oxydschicht ver sehene Halbleiterträgerplatte stellenweise Sikziumschich- ten aufbringen, die weiter z. B. in Transistorstrukturen und/oder Diodenstrukturen umgewandelt werden kön nen.
Es ist einleuchtend, dass das erfindungsgemässe Ver fahren nicht auf die beschriebenen Ausführungsbei spiele begrenzt ist und dass für den Fachmann im Rahmen der Erfindung viele Änderungen möglich sind. So kann z. B., wie in Fig. 11 dargestellt, nachdem die Oxydschicht 90 stellenweise entfernt ist und bevor die Siliziumschicht 91 aufwächst, ein Teil der Silizium schicht 92 entfernt werden, wodurch die Säliziumschicht 91 wenigstens teilweise im Siliziumkörper 92 zu liegen kommt.
Ein Teil des Siliziumkörpers 92 kann z. B. in an sich bekannter Weise dadurch entfernt werden, dass Wasserstoff mit einer hinreichend hohen Konzentration an- SiC14 darübergeleitet und/oder dem Wasserstoff HCl zugesetzt wird. Der Siliziumkörper 92 kann z. B. hochohmig oder eigenleitend sein, während die aufge wachsene Schicht 9'1 niederohmig ist. Die Schicht 92 kann bandförmig sein und z. B. von einer zweiten Oxydschicht 93 bedeckt werden.
Auf der bandförmi gen Schicht 92 können z. B. mehrere Transistoren und oder Diodenstrukturen angebracht werden, was für die Herstellung zusammengesetzter Halbleiteranordnungen von grosser Bedeutung ist. Weiter können aus der Oxydschicht Bezirke mit beliebiger Gestalt entfernt werden. Wenn die Füsse der Maske 60 in den Fig. 6, 7 und 8 z.
B. einen sternförmigen Querschnitt haben, so kann die Oxydschicht 14 an sternförmigen Stellen entfernt werden, worauf sternförmige Siliziumschichten aufwachsen können. Der Halbleiterkörper, auf dem die stellenweise zu entfernende Oxydschicht aufgebracht ist, kann völlig aus einer z. B. auf einem metallischen oder keramischen Träger niedergeschlagenen Halbleiter schicht bestehen.
Der Halbleiterkörper braucht nicht aus Silizium, sondern kann aus einem beliebigen Halb- leitermaterial bestehen, das bei den bei dem erfindungs gemässen Verfahren erforderlichen Temperaturen be ständig ist und in seinem Kristallaufbau dem Silizium verwandt ist, z.
B. aus einer AITr-Bv-Verbindung, wie AIP. Wird ein Halbleiterkörper verwendet, der wenig stens teilweise aus einer aus der Gasphase niedergeschla genen Halbleiterschicht besteht, auf die die Oxydschicht aufgebracht ist, so kann diese Halbleiterschicht und auch die Oxydschicht in einer anderen Apparatur als der aufgebracht werden, in der die Oxydschicht wenig stens stellenweise entfernt wird.
Die Erfindung beruht somit unter anderem auf der überraschenden Erkenntnis, dass Gase, die zum selek tiven Niederschlagen von Silizium auf einem Träger körper mittels thermischer Reaktionen verwendbar sind, auch dazu geeignet sind, die Siliziumoxydschicht zu entfernen, wodurch das ganze Verfahren in ein facher Weise in nur einem Reaktionsgefäss durchgeführt werden kann, was gleichzeitig die Möglichkeit auf ein Mindestmass herabsetzt, dass der Halbleiterkörper ver unreinigt wird.
Zusammenfassend wird darauf hingewiesen, dass man in einfacher Weise dasselbe Gas zum Entfernen der Oxydschicht über den Halbleiterkörper leiten kann, aus dem danach die Siliziumschicht aufwächst. Das Entfernen der Oxydschicht geht dann von selbst in das Aufwachsen der Siliziumschicht über.
Man kann aber auch während des Entfernens der Oxydschicht und des Aufwachsens der Siliziumschicht verschiedene Gase überleiten oder das Verhältnis der während des Entfernens der Oxydschicht im Gas vorhandenen Be standteile ändern, wenn die Siliziumschicht niederzu schlagen beginnt;
auch kann man die Strömungsge- schwindigkeit der Gase und/oder die Temperatur des Halbleiterkörpers ändern und damit sowohl während des Entfernens der Oxydschicht als auch während des Aufwachsens der Siliziumschicht optimale Verhältnisse einstellen. Diese optimalen Verhältnisse können z. B. von der herzustellenden Halbleiteranordnung, vom Halbleiterkörper selbst und von der verwendeten Ap paratur abhängig sein.
Besonders günstige Ergebnisse werden beim über- leiten eines Wasserstoffgases erzielt, dem eine Silizium halogenverbindung, z. B. Siliziumchlorid, zugesetzt ist, obwohl auch mit anderen zum Niederschlagen von Silizium mittels thermischer Reaktionen üblichen Gasen befriedigende Ergebnisse erzielbar sind. So kann das Gas z.
B. auch eine Siliziumhalogenwasserstoffverbin- dung enthalten: Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, wenn der Halb leiterkörper während des Entfernens der Siliziumoxyd- Schicht und vorzugsweise auch während des Aufwach- sens der Siliziumschicht wenigstens auf einer Tempera- tur von etwa 1200 C, vorzugsweise auf einer Tem peratur zwischen 1250 und 1350 C gehalten wird.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn während des Ent- fernens der Siliziumoxydschicht und vorzugsweise auch während des Aufwachsens der Siliziumschicht die Strö- mungsgeschwindigkeit des Gases in der Umgebung des Halbleiterkörpers verhältnismässig gering ist, z. B. klei ner als 30 cm/min.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Siliziumoxydschicht stellen weise entfernt werden, muss. Die Siliziumoxydschicht kann stellenweise entfernt werden, indem die nicht zu entfernenden Stellen während des Entfernens mit einer getrennten Maske bedeckt werden.
Eine solche getrennte Maske besteht vorzugsweise aus einer mit Aussparungen versehenen Platte aus einem Material, das gegen die Temperaturen, auf die der Halbleiterkörper erwärmt wird, beständig ist, z. B. aus Quarz, Silizium, Wolfram, Molybdän oder Graphit; wo bei die Platte mit einem optisch eben geschliffenen Oberflächenteil mit der Siliziumoxydschicht in Berüh rung gebracht wird.
Die Siliziumoxydschicht wird dann an den Stellen, an denen die Aussparungen liegen, ent fernt. Eine solche Platte lässt sich mechanisch in ein facher Weise im Reaktionsgefäss auf die Siliziumoxyd- schicht aufsetzen und gewünschtenfalls auch wieder von ihr entfernen.
Auf der Platte kann polykristallines Silizium nie derschlagen, das aber leicht gleichzeitig mit der Platte entfernt werden kann.
Während des Aufwachsens der Siliziumschncht ist keine getrennte Maske notwendig, da, wie bereits ge sagt, die Siliziumschicht selektiv aufwachsen kann.
Es ist besonders vorteilhaft, die Siliziumoxydschicht auf den Halbleiterkörper in demselben Reaktionsgefäss aufzubringen, in welchem sie danach stellenweise ent fernt wird und in welchem die Siliziumschicht aufwächst, wobei die Siliziumoxydschicht vorzugsweise durch Überleiten eines Gases aufgebracht wird, aus dem durch thermische Reaktionen Siliziumoxyd auf dem Halblei terkörper niedergeschlagen werden kann. Es:
ist ein leuchtend, dass das Verfahren um so einfacher ist und der Halbleiterkörper um so weniger unerwünscht ver- unreinigt wird, je mehr notwendige Behandlungsgänge in demselben Reaktionsgefäss durchführbar sind.
Man kann z. B. mittels einer thermischen Zerset zung Siliziumoxyd auf dem Halbleiterkörper dadurch niederschlagen, dass ein Gas übergeleitet wird, das z. B. eine oder mehrere der Verbindungen Methyl- und Äthylsilikat und die Alköxy-Silane enthält.
Man kann dasselbe Gas, das zum Entfernen der Siliziumoxydschicht verwendet wird, auch zum Bilden der Siliziumoxydschicht überleiten, indem man diesem Gas Sauerstoff zusetzt. Ist das Gas z. B. Wasserstoff; dem eine Siliziumhalogenverbindung zugesetzt ist, so kann man Sauerstoff in einer Wasserdampf entwickeln den Form, z. B. in Form von Kohlendioxyd, zusetzen.
Während des Aufbringens der SilMumoxydschicht kann mittels einer Maske die Dicke der aufzubringen den Oxydschicht stellenweise beschränkt werden, wo durch sich eine Siliziumoxydschicht mit dicken und dünnen Bezirken ergibt. Wie bereits beschrieben, ist in diesem Falle eine getrennte Maske während des stellen weisen Entfernens der Siliziumoxydschicht nicht erfor derlich.
Es ist für die Herstellung vieler Arten von Halb leiteranordnungen erwünscht, dass der Halbleiterkörper eine Oberflächenschicht mit anderen Eigenschaften als denen des übrigen Halbleiterkörpers besitzt. So kann der Halbleiterkörper z. B. aus einem niederohmigen Trägerkörper mit einer hochohmigen Oberflächenschicht gleicher Leitungsart wie der des Trägerkörpers beste hen.
Mit der hochohmigen Oberflächenschicht kann dann ein p-n-Übergang mit hoher Durchbruchspannung gebildet werden, während der niederohmige Trägerkör per, der mit einem Anschlusskontakt versehen werden kann, einen niedrigen Reihenwiderstand des Halbleiter körpers bedingt. Weiterhin kann der Halbleiterkörper für gewisse Anwendungen völlig aus einer auf einem z.
B. metallischen oder keramischen Trägerkörper nie dergeschlagenen Halbleiterschicht bestehen. Daher weist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Ver fahrens nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass ein Halbleiterkörper verwendet wird, der wenigstens teilweise aus einer aus der Gasphase auf einem Träger körper niedergeschlagenen Halbleiterschicht besteht, und d'ass diese Halbleiterschicht gleichfalls in demselben Reaktionsgefäss auf den Trägerkörper durch überleiten eines Gases aufgebracht wird,
aus dem durch Erwär men des Trägerkörpers Halbleitermaterial auf dem Trä gerkörper niedergeschlagen wird.
Bemerkt wird, dass an sich bereits früher vorgeschla gen wurde, eine Halbleiterschicht und eine Silizium oxydschicht nacheinander in ein und demselben Reak tionsgefäss auf einen Halbleiterkörper aufzubringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem Siliziumkörper von Bedeutung; vorzugsweise wird daher ein solcher Körper verwendet. Es ist aber möglich, wie bereits erwähnt, Halbleiterkörper aus an deren Halbleitermaterialien zu verwenden, auf denen eine Siliziumschicht aufwachsen kann, z.
B. einen Halb leiterkörper, der aus einer AIII Bv-Verbindung be steht, deren Struktur der von Silizium sehr verwandt ist, z. B. All?.