DE1279663B

DE1279663B - Verfahren zur Herstellung von aus Halbleitermaterial bestehenden Einkristallen

Info

Publication number: DE1279663B
Application number: DES83414A
Authority: DE
Inventors: Horst Doberstein
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-01-22
Filing date: 1963-01-22
Publication date: 1968-10-10

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOIj

Deutsche KI.: 12 g-17/32

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 79 663.3-43 (S 83414)

22. Januar 1963

10. Oktober 1968

Verfahren zur Herstellung von aus Halbleitermaterial bestehenden Einkristallen durch thermische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung eines Halbleitermaterials und Abscheiden des Halbleitermaterials auf erhitzte einkristalline Siliciumkörper, die zuvor geätzt, mit Flußsäure behandelt und in Wasserstoffatmosphäre geglüht werden, sind bekannt. Damit können hochreine Halbleitereinkristalle mit über den ganzen Kristall konstantem Widerstand, d. h. auch solche Einkristalle, die durch ein Akzeptoroder Donatormaterial p- oder η-leitend sind, hergestellt werden. Im letzten Fall wird der gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials eine gasförmige Verbindung eines Dotierungsstoffes zugesetzt; durch Steuerung des Anteils des zugeführten Dotierungsstoffes kann hierbei auch die Leitfähigkeit des Halbleiterkristalls beeinflußt und/oder können Rekombinationszentren oder Haftstellen im Kristall erzeugt werden.

Ebenso lassen sich Halbleiterkörper mit Zonen unterschiedlichen Leitungstyps herstellen, wobei diese Zonen beispielsweise dadurch gebildet werden, daß nach der Abscheidung einer Schicht eines bestimmten Leitungstyps der gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials eine gasförmige Verbindung eines Dotierungsstoffes zugesetzt wird, der beispielsweise entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt.

Bei diesen bekannten Verfahren ,kann beispielsweise die gasförmige Verbindung von außen in das Reaktionsgefäß mit den Siliciumkörpern eingeleitet werden, oder es kann z. B. eine Transportreaktion bei der Abscheidung ausgenutzt werden.

Um auf der Oberfläche der einkristallinen Halbleiterkörper, auf denen die Abscheidung vorgenommen wird, die immer vorhandenen Spuren von Verunreinigungen, die das einkristalline Aufwachsen stören würden, zu entfernen, insbesondere um die den Halbleiterkörpern anhaftende Oxydhaut zu zerstören, werden die Halbleiterkörper vor der Abscheidung bekanntlich neben einer Oberflächenschichten des Halbleitermaterials abtragenden Ätzung einer Erhitzung im Wasserstoffstrom unterworfen. Zur Entfernung der Oxydschicht auf Siliciumkörpern ist beispielsweise eine Ausglühperiode von etwa 30 Minuten bei Temperaturen um 1250° C in Wasserstoff üblich.

Diese Behandlung der Halbleiterkörper wirkt sich jedoch oft ungünstig auf deren elektrische Eigenschaften aus. Bei definiert dotiertem Silicium, besonders bei Silicium mit hohem elektrischem Widerstand, erfolgt häufig eine Änderung des Dotierungsgrades infolge Ausdiffusion des Dotierungsstoffes Verfahren zur Herstellung von aus
Halbleitermaterial bestehenden Einkristallen

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Horst Doberstein, 8000 München

während der Glühperiode oder durch Reaktion des Dotierungsstoffes mit Wasserstoff; sogar eine Änderung des Leitungstyps kann hierdurch eintreten. Bei Siliciumkristallen mit Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit oder unterschiedlichen Leitungstyps bewirkt die Temperung in Wasserstoff häufig eine Verflachung des Zonenüberganges.

Werden aber Ätzmittel angewandt, so wird neben der Oxydschicht auch Halbleitermaterial mit abgetragen, das damit verlorengeht.

as Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für die Herstellung von aus Halbleitermaterial bestehenden Einkristallen durch thermische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung eines Halbleitermaterials und Abscheiden des Halbleitermaterials auf erhitzte, einkristalline, insbesondere scheibenförmige Halbleiterkörper eine Möglichkeit für die Oberflächenreinigung der Halbleiterkörper, besonders für die Entfernung der Oxydhaut, zu schaffen, bei der ein einwandfreies einkristallines Aufwachsen gewährleistet ist, ohne daß diese schädlichen Wirkungen auftreten.

Für die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf nicht geätzte und nicht oder höchstens nur etwa 5 Minuten in Wasserstoffatmosphäre geglühte, zuvor mit konzentrierter Flußsäure behandelte Siliciumkörper abgeschieden wird. In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß eine etwa 40- bis 50%ige Flußsäurelösung für die Vorbehandlung zur Anwendung gelangt.

Zur restlosen Entfernung der Oxydhaut der Siliciumkörper ist eine etwa 10 Minuten dauernde Behandlung mit Flußsäure völlig ausreichend. Der Vorgang läßt sich durch die Gleichung

SiO₂ + 6 HF -v H₂SiF₆ + 2 H₂O

formulieren.

809 620/565

Bei Verwendung eines Siliciumkristalls mit nur geringer, vorzugsweise gleichmäßig über den Kristall verteilter Dotierungsstoffkonzentration empfiehlt sich nach der Behandlung mit Flußsäure ein kurzes Erhitzen in Wasserstoffatmosphäre; dadurch läßt sich die Kristallperfektion der aufwachsenden Halbleiterschichten bedeutend steigern. Es werden in der aufwachsenden Schicht Versetzungsdichten von nur etwa 1000 ... 10 000 pro Quadratzentimeter erreicht. Ein Ausdiffundieren von Dotierungsmaterial ist hierbei nicht zu befürchten.

Nach der Behandlung mit Flußsäure werden die Siliciumkörper, insbesondere Silichimscheiben, mit reinstem Wasser gespült und, wie allgemein üblich, im Stickstoffstrom getrocknet.

IO und Abscheiden des Halbleitermaterials auf erhitzte, einkristalline Siliciumkörper, die zuvor geätzt, mit Flußsäure behandelt und in Wasserstoffatmosphäre geglüht werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf nicht geätzte und nicht oder höchstens nur etwa 5 Minuten in Wasserstoffatmosphäre geglühte, zuvor mit konzentrierter Flußsäure behandelte Siliciumkörper abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwa 40- bis 50%ige Flußsäurelösung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußsäurebehandlung etwa 10 Minuten lang durchgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1079 419,1089 892; 1. Abänderung eines Verfahrens zur Herstel- deutsche Auslegeschriften Nr. 1029 941,

lung von aus Halbleitermaterial bestehenden Ein- ao 1048 638;

kristallen durch thermische Zersetzung einer gas- Zeitschrift für Metallkunde, 1955, S. 226, 227;

förmigen Verbindung eines Halbleitermaterials S m a k u 1 a, »Einkristalle«, 1962, S. 101.

809 620/565 9. M

Bundetdnickerel Berlin