[go: up one dir, main page]

DE1057845B - Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen

Info

Publication number
DE1057845B
DE1057845B DEL18231A DEL0018231A DE1057845B DE 1057845 B DE1057845 B DE 1057845B DE L18231 A DEL18231 A DE L18231A DE L0018231 A DEL0018231 A DE L0018231A DE 1057845 B DE1057845 B DE 1057845B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconducting
evaporation
monocrystalline
layer support
collecting surface
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.)
Pending
Application number
DEL18231A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Phil Werner Koch
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.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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 Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DEL18231A priority Critical patent/DE1057845B/de
Publication of DE1057845B publication Critical patent/DE1057845B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02Epitaxial-layer growth
    • H10P14/22
    • H10P14/2905
    • H10P14/2917
    • H10P14/3422

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen, insbesondere Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente sowie intermetallischen Verbindungen aus anderen Elementen, durch Bildung der halbleitenden Verbindung aus den Komponenten auf einem erhitzten einkristallinen Trägerkörper, dessen Auffangfläche eine mit der entstehenden halbleitenden Verbindung mindestens angenähert übereinstimmende Kristallstruktur aufweist.
  • Zum Niederschlagen von Bornitrid auf einen glühenden Körper ist ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Mischung von Stickstoff, Wasserstoff und Borbromid über einen glühenden Körper geleitet wird. Dabei bildet sich auf dem als Glühdraht ausgeführten Trägerkörper ein Niederschlag von Bornitrid. Auf diesem Wege hergestellte Niederschläge weisen für Halbleiteranwendungen noch eine unzureichende Struktur, Gitteranordnung und Reinheit auf. Für Halbleiterzwecke spielen nämlich bereits elektrisch wirksame Verunreinigungen und Gitterstörungen, wie Gitterleerstellen und Zwischengittereinlagerungen, mit einer so geringen Konzentration wie 10-6 bis 10-8 Atomprozent eine Rolle.
  • Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei der Herstellung von halbleitenden Verbindungen, z. B. halbleitenden Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente. Störungen des Gitteraufbaues entstehen bei diesen Halbleiterstoffen zusätzlich dadurch, daß auch Abweichungen der stöchiometrischen Zusammensetzung in den genannten geringen Konzentrationen während der Herstellung schwer zu vermeiden sind.
  • Zur Erzeugung einer dünnen Germaniumschicht mit Einkristallstruktur ist bekannt, Germaniumjodid in einer erhitzten Kammer über einem einkristallinen Trägerkörper aus Germanium zu zersetzen, wobei sich auf diesem Germanium niederschlägt.
  • Es ist weiterhin bekannt, durch thermische Zersetzung gasförmiger Verbindungen von Wolfram, Molybdän und einigen ähnlichen Metallen an einem hocherhitzten einkristallinen Wolframdraht eine einkristalline Abscheidung dieser Metalle zu erhalten. Dagegen gelingt in dieser Weise die Herstellung einkristalliner Bedeckungen des Wolframdrahtes mit weiteren wolframähnlichen Metallen, wie Vanadium, Chrom- und gγEisen, nicht. Eine erfolgreiche Anwendung eines einkristallinen Trägerkörpers bei einer Bildung einer halbleitenden Verbindung auf einem erhitzten Trägerkörper war daher schon insoweit nicht zu erwarten, als die Anwendung eines einkristallinen Trägerkörpers bereits bei der Herstellung von Niederschlägen von Metallen, also chemischen Elementen, nicht bei jedem Metall zum Ziel führte.
  • Bei dem bekannten Aufdampfen von Zinn oder Cadmium auf eine Glasunterlage erhöhter Temperatur wird bei jedem dieser Stoffe lediglich ein Niederschlag aus kleinen und kleinsten Kriställchen erhalten.
  • Gemäß der Erfindung wird zur Herstellung einkristalliner halbleitender Verbindungen so verfahren, daß die Komponenten der halbleitenden Verbindung durch Aufdampfen mittels Dampfstrahlen im Vakuum auf einem Schichtträger von einer Temperatur nahe unterhalb der Schmelztemperatur der halbleitenden Verbindung aufgebracht sowie zur chemischen Reaktion gebracht werden, wobei durch Wahl der Temperatur, Anordnung oder/und Führung der Verdampfungsöfen für die Komponenten die stöchiometrische Zusammensetzung der entsprechenden halbleitenden Verbindung bewirkt wird.
  • Bei der bekannten Handhabung des Aufdampfverfahrens ließen sich nun noch keine Schichten halbleitender Verbindungen in einkristalliner Form herstellen. Auch bei dem Aufdampfen von halbleitenden Verbindungen aus gut zu verdampfenden Komponenten ergaben sich Aufdampfschichten, deren Kristallstruktur stark gestört war. Die Aufdampfschichten der halbleitenden Verbindungen enthielten amorphe Anteile und waren dementsprechend in ihrem elektrischen Verhalten wenig befriedigend.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Schichten aus halbleitenden Verbindungen mit einer für Halbleiterzwecke befriedigenden Gitterstruktur, einer erforderlichen hohen Reinheit und ausreichend geringen Gitterstörungen.
  • Im Gegensatz zu den Verfahren auf der Grundlage der thermischen Zerlegung kann bei dem Aufdampfverfahren nach der Erfindung die Anwesenheit einer störenden Gasatmosphäre bei der Bildung der halbleitenden Verbindung vermieden werden. Das Vakuumverfahren nach der Erfindung verhindert den Einbau von Gasen in das Kristallgitter der entstehenden halbleitenden Verbindung und vermeidet daher diese Art Gitterstörungen. Des weiteren können wegen der Abwesenheit eines Gaspolsters von Fremdstoffen für den Kristallaufbau günstigere Auf dampfgeschwindigkeiten angewandt werden.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Aufdampfen mittels Dampfstrahlen ermöglicht, einkristalline Schichten halbleitender Verbindungen mit großer Flächenausdehnung herzustellen, ohne dadurch die guten Eigenschaften der Schichten für Halbleiterzwecke zu verlieren.
  • Für die Herstellung von halbleitenden Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente eignen sich Schichtträger, welche Zinkblende-, Diamant- oder Wurtzitstruktur aufweisen. Viele halbleitende Verbindungen dieser Zusammensetzung kristallisieren in der Zinkblendestruktur, die nahe mit der Diamant- und Wurtzitstruktur verwandt ist.
  • Beispielsweise kann zur Herstellung einer einkristallinen Schicht aus Indiumantimonid als Schichtträger ein Kristall aus beispielsweise Cadmiumtallurid genommen und eine gut ausgebildete Oberfläche dieses Kristalls als Auffangfläche benutzt werden. Indiumantimonid kristallisiert nämlich wie Cadmiumtellurid mit einer Gitterstruktur des Zinkblendetyps. Die Kantenlänge der Elementarzelle des Indiumantimonids bebeträgt 6,45 ₧ 10-8 cm, die des Cadmiumtellurids 6,46 ₧ 10-8 cm.
  • Wird zur Herstellung einer einkristallinen Schicht aus Indiumantimonid als Schichtträger Germanium gewählt, so ist die Übereinstimmung der Kantenlänge der Elementarzelle der beiden Gitter weniger gut, da die Kantenlänge der Elementarzelle von Germanium 5,62 ₧ 10-8 cm beträgt. Die Güte der Übereinstimmung der Gitterkonstanten wirkt sich auf die Dicke der zu erzielenden einkristallinen Halbleiterschicht aus. Eine gute Übereinstimmung der Gitter ermöglicht, dickere Schichten guter Gitterordnung herzustellen, als es bei einer weniger guten Übereinstimmung der Gitter der Fall ist.
  • Die Gitterordnung der Aufdampfschicht ist besonders durch die Aufdampfgeschwindigkeit und durch die Temperatur des Schichtträgers zu beeinflussen. Mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von ungefähr 10 mg Substanz der Verbindung pro Quadratzentimeter und pro Minute können Halbleiterschichten mit einem nur geringe Gitterstörungen enthaltenden Kristallgitter erhalten werden. Neben der Aufdampfgeschwindigkeit trägt hierzu wesentlich die Wahl der Temperatur des Schichtträgers gemäß der Erfindung bei.
  • Besonders vorteilhaft wirkt sich diese hohe Temperatur aus, wenn halbleitende Verbindungen aufgedampf werden, deren Komponenten eine Schmelztemperatur haben, die niedriger als die Schmelztemperatur der Verbindung ist. Durch die hohe Temperatur erhalten die Atome der entstehenden Halbleiterschicht genügend Energie zugeführt, die es ihnen ermöglicht, ein Gitter mit guter Gitterordnung aufzubauen. Für den Aufbau der Aufdampfschicht ist es wichtig, die Temperatur des Schichtträgers gut konstant zu halten. Die Heizung des Schichtträgers wird beispielsweise durch einen Strahler von der der Auffangfläche abgewandten Seite her besorgt. Um Schichten aus halbleitenden Verbindungen mit der erforderlichen hohen Reinheit zu erhalten, muß der einkristalline Schichtträger, insbesondere dessen Auffangfläche, eine hohe Reinheit besitzen. Sonst würden bei der hohen Temperatur des Schichtträgers und derjenigen Berührung von Schichtträger und Halbleiterschicht störende Verunreinigungen des Schichtträgers in die Halbleiterschicht einwandern. Schichtträger, die sich in hoher Reinheit herstellen lassen, sind beispielsweise Germanium und Silizium. Als Schichtträger kommen weiterhin auch nur solche Stoffe in Frage, die auf der zum Aufdampfen einer halbleitenden Verbindung erforderlichen Temperatur gehalten werden können. Vorteilhaft ist die Verwendung von Schichtträgern, die selbst durch Aufdampfen hergestellt werden. Derartig hergestellte Schichtträger sind verhältnismäßig einfach mit befriedigender Reinheit und mit nur geringen Gitterstörungen zu erhalten. Viele Gitterstörungen etwa nicht durch Aufdampfen hergestellter Schichtträger lassen sich vorzugsweise durch eine thermische Behandlung des Schichtträgers beträchtlich vermindern. Das Vakuum, bei dem die halbleitenden Verbindungen aufgedampft werden, soll zweckmäßig einen Gasdruck von weniger als 10-3 mm Hg haben. Zum einwandfreien Aufdampfen ist auf eine gute Fremdgasfreiheit des Vakuums zu achten. Beispielsweise muß für das Aufdampfen von halbleitenden Antimoniden das Vakuum ausreichend von Sauerstoff und Wasserstoff befreit werden.
  • Zur Vereinfachung der Darstellung soll im folgenden nur von der erfindungsgemäßen Herstellung äquiatomarer halbleitender Verbindungen gesprochen werden. Selbstverständlich umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren auch die Ausdehnung dieses Verfahrens auf die Herstellung halbleitender Verbindungen nicht äquiatomarer Zusammensetzung. So läßt sich beispielsweise das Verfahren zur Herstellung einer nicht äquiatomaren zusammengesetzten halbleitenden Verbindung aus einem oder mehreren der nachfolgenden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer äquiatomaren Verbindung ableiten, indem lediglich die Bestrahlungsstärke der Dampfstrahlen einer bestimmten Komponente erhöht wird. Zum Beispiel kann die Bestrahlungsstärke durch eine Vergrößerung der Zahl der Verdampfungsöfen der betreffenden Komponente oder durch eine Erhöhung der Strahlungsdichte der betreffenden Verdampfungsöfen oder eventuell auch durch eine Änderung der Entfernung der Verdampfungsöfen von der Auffangfläche erreicht werden.
  • Ein einfaches, zweckmäßiges Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung äquiatomarer halbleitender Verbindungen besteht darin, mindestens zwei Verdampfungsöfen auf einer solchen Temperatur zu halten und derart anzuordnen, daß die von ihnen ausgehenden Dampfstrahlen sich auf der Auffangfläche des Schichtträgers mit mindestens angenähert konstanter und gleicher Bestrahlungsstärke überlagern. Hierbei ist besondere Sorgfalt auf eine gute Konstanz der Temperatur der Verdampfungsöfen zu verwenden. Die Strahlungsdichte der Verdampfungsöfen wird nämlich durch den Dampfdruck der zu verdampfenden Substanz bestimmt. Der Dampfdruck ist wiederum von der Ofentemperatur abhängig, und zwar können kleine Temperaturschwankungen bereits sehr störende Änderungen der Strahlungsdichte der Verdampfungsöfen ergeben. Nach diesem Durchführungsbeispiel wird eine einkristalline Schicht einer halbleitenden Verbindung erzeugt, deren Ausdehnung durch die Begrenzung der Dampfstrahlen bestimmt ist. Eine Vermischung der Komponenten der halbleitenden Verbindung tritt in diesem Beispiel bereits im Dampfstrahl, also vor dem Auftreffen auf der Auffangfläche des Schichtträgers, ein.
  • In der Fig. 1 ist in schematischer Weise dieses Beispiel der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Von der Aufdampfvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einkristalliner Schichten halbleitender Verbindungen wurden in Fig. 1 gezeichnet: der Schichtträger 1, seine Auffangfläche 2, die Auf dampfschicht 3 der halbleitenden Verbindung, zwei Verdampfungsöfen 4, die zugehörigen Strahlblenden 5 und die Heizvorrichtung 6, die zur Heizung des Schichtträgers 1 dient. In Fig. 1 wurde die Begrenzung der Dampfstrahlen der Verdampfungsöfen eingetragen und jeweils der Hauptstrahl der Dampfstrahlen durch eine gestrichelte Linie gezeichnet. Ferner wurde in leicht erkennbarer Weise noch eine strichpunktierte Linie eingetragen. Diese Linie gibt für eine eventuelle Bewegung der Verdampfungsöfen 4 bzw. des Schichtträgers 1 die Drehachse an und steht senkrecht zur Auffangfläche des Schichtträgers 1. Der zur Drehachse gezeichnete gekrümmte Pfeil zeigt den im Beispiel gewählten Drehsinn der Drehbewegung an. Es ist zweckmäßig, für die Verdampfungsöfen 4 bzw. für den Schichtträger 1 eine Drehbewegung entsprechend Fig. 1 vorzusehen, denn durch eine solche Drehbewegung lassen sich geringere Schwankungen der Bestrahlungsstärke der Verdampfungsöfen 4 ausgleichen. Eine mindestens angenähert gleiche Bestrahlungsstärke zweier Verdampfungsöfen 4 ist in diesem Durchführungsbeispiel dann zu erreichen, wenn der Winkel, unter dem die Hauptstrahlen der beiden Verdampfungsöfen 4 sich treffen, möglichst klein und die Entfernung der Verdampfungsöfen 4 von der Auffangfläche 2 möglichst groß gewählt wird. Die in diesem Durchführungsbeispiel vorgesehene Drehbewegung dient nicht dazu, den von den Dampfstrahlen getroffenen Bereich der Auffangfläche 2 zu vergrößern.
  • Entsprechend dem in Fig. 1 erläuterten Durchführungsbeispiel kann ohne die dort angegebene Drehbewegung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Halbleiterschicht größerer Ausdehnung erzeugt werden, wenn man die beiden Verdampfungsöfen 4 eine Translationsbewegung ausführen läßt. Der Schichtträger 1 ist dann vorteilhaft als feststehend vorzusehen. Die Bewegung der Verdampfungsöfen 4 erfolgt zweckmäßig periodisch und meist gleichförmig. Mit dieser Bewegung können die Dampfstrahlen beispielsweise eine Bahn um die andere derart eine Fläche bedecken, die ein Vielfaches der Ausdehnung der Bestrahlungsfläche ohne Führung der Verdampfungsöfen 4 beträgt. Die Stärke der Aufdampfschicht kann nun dadurch erhöht werden, daß die Dampfstrahlen mehrfach, insbesondere periodisch, über die Auffangfläche des Schichtträgers geführt werden. Die Relativbewegung von Verdampfungsöfen 4 und Schichtträger 1 kann selbstverständlich auch durch die Bewegung des Schichtträgers 1 bei, kurz gesagt, feststehenden Verdampfungsöfen 4 bewirkt werden. Feststehende Verdampfungsöfen 4 soll an dieser Stelle heißen, daß die Verdampfungsöfen 4 keine Translationsbewegung ausführen sollen, wohl aber gegebenenfalls eine Rotationsbewegung stattfinden kann. Zur Herstellung einer größeren Fläche der einkristallinen Aufdampfschicht einer äquiatomaren halbleitenden Verbindung wird zweckmäßig mehr als ein Ofenpaar zum Aufdampfen benutzt, wenn es sich bei der äquiatomaren halbleitenden Verbindung um eine aus zwei Komponenten bestehende Verbindung handelt..
  • Eine vorteilhafte Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ergibt sich wie folgt: Die Fig. 1 kann wiederum zur Erläuterung dienen. Es wird von einer Rotationsbewegung der Verdampfungsöfen 4 abgesehen. Die Verdampfungsöfen 4, deren Dampfstrahlen sich bereits vor dem Auftreffen auf der Auffangfläche 2 vermischen, werden nunmehr in gerader Bahn, meist gleichförmig und periodisch über den Schichtträger geführt. Weiterhin werden in diesem Durchführungsbeispiel die Verdampfungsöfen 4 als lange Verdampfungsschiffchen ausgebildet. Die Blenden 5 werden so ausgeführt, daß ein gerader Streifen 3 auf der Auffangfläche 2 durch die Dampfstrahlen der Verdampfungsöfen 4 bedeckt wird. Derart wird durch die translatorische Bewegung der Verdampfungsöfen 4 auf einer breiten Fläche der Auffangfläche 2 eine ausgedehnte einkristalline Halbleiterschicht erzeugt. Die Bewegung kann bis auf Anfang und Ende der geraden Bahn gleichförmig erfolgen und wird nur an den Umkehrstellen der Ofenbewegung verzögert bzw. beschleunigt werden. Es entstehen auf diese Weise ausgedehnte Halbleiterschichten guter Gleichmäßigkeit, denn nur in dem Anfang- und Endbereich der Bahn der Verdampfungsöfen 4 sind Störungen, z. B. auch der stöchiometrischen Zusammensetzung der Halbleiterschicht, zu erwarten.
  • Eine weitere Gruppe von Durchführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens unterscheidet sich von den obigen Beispielen dadurch, daß die Komponenten der halbleitenden Verbindung sich nicht bereits im Dampfstrahl vermischen, sondern die Mischung der Komponenten erst auf der Auffangfläche erfolgt. Zu dieser Gruppe von Beispielen gehört auch das nachfolgende Beispiel, dementsprechend die Herstellung einer einkristallinen Schicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erfolgen kann, daß bei feststehendem Schichtträger 1 die Dampfstrahlen von mindestens zwei Verdampfungsöfen über die Auffangfläche des Schichtträgers periodisch und meist gleichförmig geführt werden und hierbei die von den Verdampfungsöfen der Komponenten her kommenden und nach dem Passieren der Blenden auf der Auffangfläche auftreffenden Dampfstrahlen auf der Auffangfläche Bereiche bedecken, die nebeneinander zu liegen kommen. Die Verdampfungsöfen führen in diesem Beispiel während der Bedampfung der Auffangfläche des Schichtträgers eine Bewegung aus, bei der die Bereiche der Dampfstrahlen der einen Komponente von den Dampfstrahlen der anderen Komponente zeitlich später bedeckt werden. Dies ist bei der Herstellung einer Schicht einer äquiatomaren, z. B. aus zwei Komponenten bestehenden Verbindung durch eine einfache Translationsbewegung von z. B. zwei hintereinander geführten Verdampfungsöfen zu bewerkstelligen. Um bei diesem Durchführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens eine größere Halbleiterschicht zu erhalten, werden wiederum vorteilhaft mehrere Ofenpaare zur Bedampfung eingesetzt. Auch dieses Durchführungsbeispiel eignet sich zur Herstellung von Halbleiterschichten größerer Ausdehnung, da die Translationsbewegung hierzu nur über die vorgegebene Fläche auszudehnen und so zu führen ist, daß die aufgedampften Bereiche sich lückenlos zu einer größeren Fläche zusammenfügen. Was die Verwendung mehrerer Ofen bzw. mehrerer Ofenpaare zur Erzeugung einer ausgedehnteren Aufdampfschicht anbetrifft, so ist zu erwähnen, daß die Ofenanordnung nicht nur hinsichtlich der rascheren Bedeckung einer ausgedehnteren Aufdampffläche gewählt werden wird. Es wird auch berücksichtigt werden, daß durch die Anordnung der Öfen bzw. der Ofenpaare hintereinander die Schichtdecke schneller vergrößert werden kann.
  • Dieses Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist in Fig. 2 in schematischer Weise dargestellt. Die Bedeutung der Ziffern ist dieselbe wie in Fig. 1. Es bezeichnet also 1 den Schichtträger, 2 die Auffangfläche des Schichtträgers, 3 die Aufdampfschicht der halbleitenden Verbindung, 4 zwei Verdampfungsöfen, 5 die zugehörigen Blenden und 6 die Heizung des Schichtträgers. Die Fig. 2 enthält ebenfalls die Begrenzungslinien der beiden Dampfstrahlen und deren Hauptstrahlen. Die Begrenzungslinien wurden als ausgezogene Linien und die Hauptstrahlen als gestrichelte Linien gezeichnet und sind in ihrer Bedeutung ohne weiteres zu erkennen. Der in Fig. 2 eingetragene Pfeil gibt eine beispielsweise Bewegungsrichtung der Translationsbewegung an, bei der die beiden Dampfstrahlen der Komponenten der Verbindung nacheinander über die Auffangfläche 2 hinweg laufen.
  • Eine spezielle Gestalt der einkristallinen Halbleiterschicht läßt sich oft durch eine zweckmäßige Ofenanordnung oder/und -führung erzeugen. Soll z. B. eine kreisförmige Halbleiterschicht gemäß der Erfindung hergestellt werden, so kann eine Ofenanordnung gewählt werden, wie sie durch Fig. 3 schematisch angegeben ist. In Fig. 3 ist die kreisförmige Schicht der aufzudampfenden halbleitenden Verbindung mit 7, jeder Verdampfungsofen mit 4 und jeder Bereich, den ein Verdampfungsofen 4 auf der Auffangfläche bei feststehendem Schichtträger 1 und ruhendem Verdampfungsofen 4 bedecken würde, mit 8 bezeichnet. Der gekrümmte Pfeil in Fig. 3 gibt eine beispielsweise Bewegungsrichtung der Ofenreihe an. Aus der Fig.3 ist die Durchführung des Herstellungsverfahrens ohne weiteres zu entnehmen, wenn noch gesagt wird, daß zur Herstellung einer äquiatomaren, z. B. aus zwei Komponenten bestehenden Verbindung die Verdampfungsöfen der beiden Komponenten beispielsweise abwechselnd aufeinander folgen sollen und die Kreisringschicht 7 und die Aufdampfbereiche 8 der Dampfstrahlen keineswegs maßstäblich aufzufassen sind.
  • Bei allen Durchführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist noch zu beachten, daß die störstellenleitenden Verbindungen ihren Halbleitercharakter durch eine geringe Abweichung von der streng stöchiometrischen Zusammensetzung bzw. durch geringe Zusätze störstellenbildender Stoffe erhalten. Abweichungen von der stöchiometrischen Zusammensetzung der halbleitenden Verbindungen treten bei den bekannten Herstellungsverfahren leicht von selbst ein. Sie sind jedoch beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ausreichend klein zu halten. Da es auf die Reinheit der halbleitenden Verbindungen sehr ankommt, geht dem Aufdampfen der Komponenten der halbleitenden Verbindung eine sorgfältige Reinigung der Komponenten voraus. Die störstellenbildenden Stoffe werden bei der Herstellung der halbleitenden Verbindung meist zum Zeitpunkt des Zusammenbringens der Komponenten zugegeben.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Zusetzen der störstellenbildenden Stoffe vorteilhaft durch Aufdampfen mit weiteren Dampfstrahlen vorgenommen werden. Die Verdampfungsöfen der beizumischenden Stoffe lassen sich in den Aufdampfprozeß so einreihen, daß eine gute Gleichmäßigkeit der Verteilung der Zusätze erreicht wird. In den Durchführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, in welchen die Komponenten sich bereits als Strahlen mischen, können ein oder mehrere Dampfstrahlen der Zusatzstoffe zweckmäßig so vorgesehen werden, daß sie sich ebenfalls mit den Dampfstrahlen der Komponenten vor dem Auftreffen auf der Auffangfläche vermischen. In den Durchführungsbeispielen, in denen die Vermischung der Komponenten auf der Auffangfläche eintritt, werden die Dampfstrahlen der Zusatzstoffe wie die Dampfstrahlen der Komponenten über die Auffangfläche geführt.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen, insbesondere Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente sowie intermetallischen Verbindungen aus anderen Elementen, durch Bildung der halbleitenden Verbindung aus den Komponenten auf einem erhitzten einkristallinen Trägerkörper, dessen Auffangfläche eine mit der entstehenden halbleitenden Verbindung mindestens angenähert übereinstimmende Kristallstruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der halbleitenden Verbindung durch Aufdampfen mittels Dampfstrahlen im Vakuum auf einem Schichtträger von einer Temperatur nahe unterhalb der Schmelztemperatur der halbleitenden Verbindung aufgebracht sowie zur chemischen Reaktion gebracht werden, wobei durch Wahl der Temperatur, Anordnung oder/und Führung der Verdampfungsöfen für die Komponenten die stöchiometrische Zusammensetzung der entsprechenden halbleitenden Verbindung bewirkt wird.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines einkristallinen Schichtträgers, dessen Kristallgitter die Diamant-, Zinkblende- oder Wurtzitstruktur aufweist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufdampfgeschwindigkeit etwa 10 mg der Verbindung pro Quadratzentimeter und pro Minute beträgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einkristalline Schichtträger durch eine Strahlungsheizung erhitzt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als einkristalliner Schichtträger hochreines Material verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als einkristalliner Schichtträger Silizium oder Germanium verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der einkristalline Schichtträger durch Aufdampfen hergestellt wird. B.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der einkristalline Schichtträger vorzugsweise durch thermische Behandlung ein möglichst ungestörte Kristallgitter enthält.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Verdampfungsöfen auf einer solchen Temperatur gehalten und derart angeordnet werden, daß die von ihnen ausgehenden Dampfstrahlen sich auf der Auffangfläche des einkristallinen Schichtträgers mit mindestens angenähert konstanter und gleicher Bestrahlungsstärke überlagern. 5
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehendem Schichtträger die Dampfstrahlen von mindestens zwei Verdampfungsöfen über die Auffangfläche des Schichtträgers periodisch und meist 1o gleichförmig hinweg geführt werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Verdampfungsöfen feststehend angeordnet werden und die Auffangfläche des Schichtträgers in den Dampfstrahlen der Verdampfungsöfen periodisch und meist gleichförmig bewegt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Komponenten der halbleitenden Verbindung störstellenbildende Stoffe mit aufgedampft werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift Aluminium, 29 (1953), S. 308 ff; Deutsche Patentschriften Nr. 414 255, 865 160; Zeitschrift für technische Physik, Bd.13 (1931), S. 316 bis 337.
DEL18231A 1954-03-10 1954-03-10 Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen Pending DE1057845B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEL18231A DE1057845B (de) 1954-03-10 1954-03-10 Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEL18231A DE1057845B (de) 1954-03-10 1954-03-10 Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1057845B true DE1057845B (de) 1959-05-21

Family

ID=7261016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEL18231A Pending DE1057845B (de) 1954-03-10 1954-03-10 Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1057845B (de)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3082124A (en) * 1959-08-03 1963-03-19 Beckman Instruments Inc Method of making thin layer semiconductor devices
DE1156176B (de) * 1961-06-09 1963-10-24 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiteranordnungen durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf einen Traegerkristall
US3127226A (en) * 1960-10-04 1964-03-31 Pin-hole evaporation camera
DE1188207B (de) * 1962-08-27 1965-03-04 Intermetall Verfahren zum Herstellen eines plattenfoermigen Koerpers von hoher elektrischer Leitfaehigkeit
US3172778A (en) * 1961-01-03 1965-03-09 Method for producing thin semi- conducting layers of semicon- ductor compounds
US3224912A (en) * 1962-07-13 1965-12-21 Monsanto Co Use of hydrogen halide and hydrogen in separate streams as carrier gases in vapor deposition of ii-vi compounds
DE1236082B (de) * 1961-06-08 1967-03-09 Western Electric Co Verfahren zur Herstellung eines Legierungskontaktes an einer duennen Oberflaechenschicht eines Halbleiterkoerpers
DE1236481B (de) * 1962-02-02 1967-03-16 Siemens Ag Verfahren zur Herstellen einer Halbleiteranordnung durch Abscheiden des Halbleiterstoffes aus der Gasphase
DE1240997B (de) * 1962-02-02 1967-05-24 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung
DE1254428B (de) * 1960-08-23 1967-11-16 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zum Herstellen lichtempfindlicher Bleiselenidschichten durch Aufdampfen imVakuum
DE1258519B (de) * 1960-02-12 1968-01-11 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkoerpern fuer Halbleiterbauelemente
DE1262979B (de) * 1961-03-14 1968-03-14 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einkristalliner Schichten durch Aufdampfen
US3388002A (en) * 1964-08-06 1968-06-11 Bell Telephone Labor Inc Method of forming a piezoelectric ultrasonic transducer
DE1278800B (de) * 1962-08-27 1968-09-26 Siemens Ag Verfahren zum schichtweisen kristallinen Vakuumaufdampfen hochreinen sproeden Materials
FR2321191A1 (fr) * 1975-08-12 1977-03-11 Pi Redkometallich Structure semiconductrice heterogene a gradient de composition et son procede de fabrication
EP0015390A1 (de) * 1979-02-28 1980-09-17 Oy Lohja Ab Verfahren und Vorrichtung zum Erzielen des Wachstums dünner Schichten einer Verbindung
EP0045551A1 (de) * 1980-08-05 1982-02-10 L'Etat belge, représenté par le Secrétaire Général des Services de la Programmation de la Politique Scientifique Verfahren zur Herstellung polykristalliner Filme aus Halbleitern, die aus einer Verbindung oder einem Element bestehen, und dabei erhaltene Filme
WO1983001466A1 (en) * 1981-10-15 1983-04-28 Davey, Keith, Simon Thin films of compounds and alloy compounds of group iii and group v elements

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE414255C (de) * 1923-10-11 1925-05-26 Philips Nv Verfahren zum Niederschlagen chemischer Verbindungen auf einem gluehenden Koerper
DE865160C (de) * 1951-03-07 1953-01-29 Western Electric Co Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkoerper

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE414255C (de) * 1923-10-11 1925-05-26 Philips Nv Verfahren zum Niederschlagen chemischer Verbindungen auf einem gluehenden Koerper
DE865160C (de) * 1951-03-07 1953-01-29 Western Electric Co Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkoerper

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3082124A (en) * 1959-08-03 1963-03-19 Beckman Instruments Inc Method of making thin layer semiconductor devices
DE1258519B (de) * 1960-02-12 1968-01-11 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkoerpern fuer Halbleiterbauelemente
DE1254428B (de) * 1960-08-23 1967-11-16 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zum Herstellen lichtempfindlicher Bleiselenidschichten durch Aufdampfen imVakuum
US3127226A (en) * 1960-10-04 1964-03-31 Pin-hole evaporation camera
US3172778A (en) * 1961-01-03 1965-03-09 Method for producing thin semi- conducting layers of semicon- ductor compounds
DE1262979B (de) * 1961-03-14 1968-03-14 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einkristalliner Schichten durch Aufdampfen
DE1236082B (de) * 1961-06-08 1967-03-09 Western Electric Co Verfahren zur Herstellung eines Legierungskontaktes an einer duennen Oberflaechenschicht eines Halbleiterkoerpers
DE1156176B (de) * 1961-06-09 1963-10-24 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiteranordnungen durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf einen Traegerkristall
DE1240997B (de) * 1962-02-02 1967-05-24 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung
DE1236481B (de) * 1962-02-02 1967-03-16 Siemens Ag Verfahren zur Herstellen einer Halbleiteranordnung durch Abscheiden des Halbleiterstoffes aus der Gasphase
US3224912A (en) * 1962-07-13 1965-12-21 Monsanto Co Use of hydrogen halide and hydrogen in separate streams as carrier gases in vapor deposition of ii-vi compounds
DE1188207B (de) * 1962-08-27 1965-03-04 Intermetall Verfahren zum Herstellen eines plattenfoermigen Koerpers von hoher elektrischer Leitfaehigkeit
DE1278800B (de) * 1962-08-27 1968-09-26 Siemens Ag Verfahren zum schichtweisen kristallinen Vakuumaufdampfen hochreinen sproeden Materials
US3388002A (en) * 1964-08-06 1968-06-11 Bell Telephone Labor Inc Method of forming a piezoelectric ultrasonic transducer
FR2321191A1 (fr) * 1975-08-12 1977-03-11 Pi Redkometallich Structure semiconductrice heterogene a gradient de composition et son procede de fabrication
EP0015390A1 (de) * 1979-02-28 1980-09-17 Oy Lohja Ab Verfahren und Vorrichtung zum Erzielen des Wachstums dünner Schichten einer Verbindung
EP0045551A1 (de) * 1980-08-05 1982-02-10 L'Etat belge, représenté par le Secrétaire Général des Services de la Programmation de la Politique Scientifique Verfahren zur Herstellung polykristalliner Filme aus Halbleitern, die aus einer Verbindung oder einem Element bestehen, und dabei erhaltene Filme
WO1983001466A1 (en) * 1981-10-15 1983-04-28 Davey, Keith, Simon Thin films of compounds and alloy compounds of group iii and group v elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1057845B (de) Verfahren zur Herstellung von einkristallinen halbleitenden Verbindungen
DE865160C (de) Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkoerper
DE2553048C3 (de) Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Verbindungs-DünnschJchten auf einem Substrat
DE2653242C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen eines Isoliersubstrats durch reaktive Ionenbeschichtung mit einer Oxidschicht
DE1965258C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Schicht
DE3411702C2 (de)
DE3335107C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes mit einem über einem Substrat liegenden Mehrkomponentenmaterial
DE2935397A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitermaterial
DE2901439A1 (de) Verfahren zur erzeugung einer epitaxialschicht mittels molekularstrahlepitaxie
DE69431535T2 (de) Verfahren zur Herstellung von einer Chalcopyrit-Halbleiterdünnschichtstruktur mit einem spezifischen Dotiermaterial
DE3112604C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines amorphen Siliciumfilmes
DE3785295T2 (de) Verfahren zur herstellung eines films aus ultrafeinen teilchen.
DE69231288T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Verbindungshalbleiter-Dünnschicht
DE2522921A1 (de) Molekularstrahl-epitaxie
DE2613004B2 (de) Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung
EP0036898B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, bestehend aus Substraten und aus auf deren Oberflächen festhaftenden, metallischen Schichten metastabiler oder instabiler Phasen
DE1963131A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen
DE3124456C2 (de) Halbleiterbauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE3873593T2 (de) Apparatur zur herstellung von halbleiterkristallen.
DE2635817A1 (de) Verfahren zum herstellen von grossflaechigen, aus silicium bestehenden halbleitermaterialkoerpern
EP0075889A2 (de) Verfahren zum Herstellen dünner Siliciumschichten
DE102014113943A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Monolage aus einem verdampfbaren Material und einer graphenhaltigen Schicht
DE1254428B (de) Verfahren zum Herstellen lichtempfindlicher Bleiselenidschichten durch Aufdampfen imVakuum
DE4030675C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abscheidung von Materialien auf einem Substrat
DE69018877T2 (de) Methode zur Herstellung eines oxydischen Supraleiter/Halbleiter-Überganges.