DE1279851B

DE1279851B - Verfahren zum Herstellen eines eine Querschnittsverminderung aufweisenden Halbleiterkoerpers fuer Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1279851B
Application number: DES81212A
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Grabmaier; Dr Erhard Sirtl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-08-31
Filing date: 1962-08-31
Publication date: 1968-10-10
Also published as: CH411141A; SE313373B; NL294648A; GB1019079A; US3243319A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES !mim* PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

P 12 79 851.5-33 (S 81212)

31. August 1962

10. Oktober 1968

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkörpern mit Querschnittsverminderung besteht darin, daß man auf einen scheibenförmigen Halbleiterkörper eine Schablone aufbringt und auf den von der Schablone nicht bedeckten Teilen des Halbleiterkörpers halbleitende Schichten epitaktisch zum Aufwachsen bringt. Dabei ist es auch bekannt, die Abscheidung mit Hilfe von Transportreaktionen vorzunehmen.

Einem älteren nicht vorveröffentlichten Vorschlag gemäß wird diese Abscheidung nach der sogenannten Sandwich-Methode vorgenommen. Diese besteht in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung durch Aufbringen einer Halbleiterschicht auf einer Halbleiterunterlage mit Hilfe pyrolytischer Zersetzung einer gasförmigen Halogenverbindung des aufzubringenden Halbleitermaterials, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbleiterunterlage und ein Körper aus dem halbleitenden Material in einer halogenhaltigen Atmosphäre in einem Abstand ihrer Oberflächen von höchstens 10 μ aufgestellt und erhitzt werden und daß die Temperatur der Unterlage um 10 bis 100° C niedriger ist als die Temperatur des halbleitenden Körpers, so daß Material von diesem auf die Oberfläche der Unterlage transportiert wird. Bevorzugt findet dieses Verfahren zur Herstellung einkristalliner Siliciumschichten und Schichten aus A^mB^v-Verbindungen statt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines eine Querschnittsverminderung aufweisenden Halbleiterkörpers für Halbleiteranordnungen, insbesondere für Mesatransistoren, bei dem ein mit einer die Stelle der beabsichtigten Querschnittsverminderung frei lassenden Schablone bedeckter einkristalliner Halbleiterkörper der Einwirkung eines den Halbleiter in gebundenem Zustand enthaltenden Reaktionsgases in, ,eriit^ljem Zustand ausgesetzt und das Halbleitermaterial aus* der Gasphase an den von der Schablone nicht bedeckten Teilen der Halbleiteroberfläche zur Abscheidung gebracht wird, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß an den von der Schablone bedeckten Stellen der Halbleiteroberfläche eine Abtragung von Halbleitermaterial bewirkt wird, indem die dem Halbleiterkörper zugewandte Oberfläche der Schablone auf einer tieferen Temperatur gehalten wird als der der Schablone zugewandte Teil der Halbleiteroberfläche und beide Oberflächen einer Gasatmosphäre ausgesetzt werden, in der bei der Temperatur dieser Stellen der Halbleiteroberflächen Halbleitermaterial infolge einer chemischen Transportreaktion von der heißeren Halbleiteroberfläche Verfahren zum Herstellen eines eine
Querschnittsverminderung aufweisenden
Halbleiterkörpers für Halbleiteranordnungen

Anmelder:

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

Als Erfinder benannt:

Dr. Josef Grabmaier, 8025 Unterhaching;

Dr. Erhard Sirtl, 8000 München

auf die kältere Schablone übertragen wird, und daß schließlich zu diesem Zweck das die gleichzeitige Ab-

ao scheidung von Halbleitermaterial an der unbedeckten Halbleiteroberfläche bewirkende Reaktionsgas verwendet wird.

Die Reaktionszone, in der beim Verfahren gemäß der Erfindung die chemische Transportreaktion statt-

a5 findet, ist der Gasraum zwischen dem Halbleiterkörper und dem den Halbleiterkörper bedeckenden Teil der Schablone. Daneben findet noch weitere Abscheidung statt.
Durch Zugabe von Dotierungsstoffen zu dem Reaktionsgas läßt sich erreichen, daß die abgeschiedene Schicht in den von der. Schablone nicht bedeckten Bereichen des Substrats eine andere Leitfähigkeit bzw. einen anderen Leitungstyp erhält,als die darunterliegende Schicht: Durch Gleichzeitigkeit dieser

beiden Vorgänge läßt sich ein Halbleiterkörper erhalten, der ohne weitere mechanische oder chemische ,.. B^handlungsschritte direkt zur Herstellung von HaIbleiteranbrdnungen, insbesondere für Mesatransistoren, verwendet werden kann. Die Schablone kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung aus dem Halbleitermaterial wie der Halbleiterkörper bestehen oder mit diesem überzogen sein. Als Kernmaterial für die Schablone kann ein Körper aus Graphit oder Siliciumcarbid verwendet werden. Falls die Schablone nicht mit dem betreffenden Halbleitermaterial überzogen ist, muß entsprechende Reinheit und thermische sowie chemische Beständigkeit derselben verlangt werden.

In Fig. 1 ist der abzutragende Halbleiterkörper mit 1 bezeichnet. Dieser Halbleiterkörper wird auf einem Heizer 3 aufgebracht und dann mit einer Schablone 2, die mehrere, insbesondere gleiche, kreis-

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runde Löcher aufweist, bedeckt; in Fig. 1 sind zwei derartige Löcher dargestellt und mit 4 bzw. 5 bezeichnet. Mittels des Heizers 3 wird der Halbleiterkörper 1 aufgeheizt und nach dessen Aufheizung ein Gasgemisch, das z.B. aus Siliciumchloroform und Wasserstoff besteht, in das Reaktionsgefäß eingeleitet. Es findet dann infolge einer Transportreaktion an den von der Schablone bedeckten Teilen eine Abtragung des Halbleiterkörpers statt. Gleichzeitig wird auf den von der Schablone nicht bedeckten Teilen des einkristallinen Halbleiterkörpers eine einkristalline Schicht zum Aufwachsen gebracht. Durch Zugabe von Dotierstoffen wird diese auf den nicht bedeckten Teilen der Halbleiteroberfläche aufwachsende Schicht so dotiert, daß sie den entgegengesetzten Leitungstyp wie der Halbleiterkörper 1 aufweist. In Fig.2 ist die Anordnung nach erfolgter Abscheidung bzw. Abtragung dargestellt. Mit 6, 7 und 8 sind die auf der Unterseite der Schablone 2 infolge der chemischen Transportreaktion aufgewachsenen Halbleiterschichten bezeichnet. Der Halbleiterkörper 1 weist an diesen von der Schablone 2 bedeckten Stellen der Dicke der aufgewachsenen Schicht entsprechende Vertiefungen auf. Mit 9 und 10 sind die auf der Oberseite infolge der Zersetzung des Silicium- »5 chloroforms aufgewachsenen Schichten des entgegengesetzten Leitungstyps zum Halbleiterkörper 1 bezeichnet. Diese Schichten weisen etwa die gleiche Dicke wie die auf der Unterseite der Schablone 2 infolge der Transportreaktion aufgewachsenen Schichten auf. Sie stellen die Basiszone des zu erzeugenden Mesatransistor dar. Man erhält auf diese Weise auf der Mantelfläche der Mesä einen sauberen Übergang zwischen dem Halbleiterkörper 1 von einem Leitungstyp und den epitaktisch aufgewachsenen Schichten 9 bzw. 10 vom anderen Leitungstyp, der mit 11 bzw. 12 bezeichnet ist. Durch Zerteilen des Halbleiterkörpers an den eine relativ geringe Dicke aufweisenden, vorher von der Schablone bedeckten Teilen kann die Anordnung in mehrere Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper, der eine Querschnittsverminderung aufweist, unterteilt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines eine Quer-Schnittsverminderung aufweisenden Halbleiterkörpers für Halbleiteranordnungen, insbesondere für Mesatransistoren, bei dem ein mit einer die Stelle der beabsichtigten Querschnittsverminderung frei lassenden Schablone bedeckter einkristalliner Halbleiterkörper der Einwirkung eines den Halbleiter in gebundenem Zustand enthaltenden Reaktionsgases in erhitztem Zustand ausgesetzt und das Halbleitermaterial aus der Gasphase an dem von der Schablone nicht bedeckten Teil der Halbleiteroberfläche zur Abscheidung gebracht wird, dadurchgekennzeicb.net, daß an den von der Schablone bedeckten Stellen der Halbleiteroberfläche eine Abtragung von Halbleitermaterial bewirkt wird, indem die dem Halbleiterkörper zugewandte Oberfläche der Schablone auf einer tieferen Temperatur gehalten wird als der der Schablone zugewandte Teil der Halbleiteroberfläche und beide Oberflächen einer Gasatmosphäre ausgesetzt werden, in der bei der Temperatur dieser Stellen der Halbleiteroberfläche Halbleitermaterial infolge einer chemischen Transportreaktion von der heißeren Halbleiteroberfläche auf die kältere Schablone übertragen wird und daß schließlich zu diesem Zweck das die gleichzeitige Abscheidung von Halbleitermaterial an der unbedeckten Halbleiteroberfläche bewirkende Reaktionsgas verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schablone ein wenigstens an der dem Halbleiterkörper zugewandten Oberfläche mit dem Halbleitermaterial überzogener Körper verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Halbleitermaterial überzogener Siliciumcarbidkörper als Schablone verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Halbleitermaterial überzogener Graphitkörper als Schablone verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schablone verwendet wird, die mindestens eine kreisrunde Öffnung aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zerteilen des Halbleiterkörpers an den vorher von der Schablone bedeckten Stellen mehrere Halbleiteranordnungen hergestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»IBM Techn. Disclosure Bull.«, Vol. 3, Nr. 4, September 1960, S. 42.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1152197.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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