DE1297085B

DE1297085B - Verfahren zum Abscheiden einer einkristallinen Halbleiterschicht

Info

Publication number: DE1297085B
Application number: DES89017A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Erhard; Heywang; Sirtl; Dipl-Phys Dr Walter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-01-10
Filing date: 1964-01-10
Publication date: 1969-06-12
Also published as: BE658145A; FR1420169A; CH432473A; US3359143A; NL6500206A; GB1037146A; SE301014B

Description

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In der deutschen Auslegeschrift 1 152 197 ist ein tragen, ohne daß die Eigenschaften des Übergangs Verfahren zum Abscheiden einer einkristallinen wesentlich verändert werden.

Halbleiterschicht mit Zonen unterschiedlicher Leit- Es ist auch bereits ein Verfahren zur epitaktischen

fähigkeit und/oder unterschiedlichem Leitungstyp auf Abscheidung von Halbleiterschichten, gegebenenfalls einem einkristallinen erhitzten Trägerkörper aus 5 unterschiedlicher Leitfähigkeit und/oder unterschied-Halbleitermaterial mittels einer unter Vermittlung liehen Leitungstyps, auf einkristalline, in einem Reakder Gasphase stattfindenden chemischen Transport- tionsraum angeordnete Träger, vorzugsweise auf reaktion, die zwischen einem ebenen Teil der Ober- Scheiben, aus Halbleitermaterial, bekannt, bei dem fläche des Trägerkörpers, einer diesem ebenen Teil eine gasförmige Verbindung des abzuscheidenden in engem Abstand gegenüberliegenden ebenen Ober- io Halbleitermaterials, die meist im Gemisch mit einem fläche eines aus dem abzuscheidenden Halbleiter- Trägergas zur Anwendung gelangt, in den Reakmaterial bestehenden Regenerationskörpers und tionsraum eingeleitet, thermisch zersetzt und das einem zwischen den beiden Körpern eingebrach- Halbleitermaterial auf den Träger abgeschieden wird, ten, als Transportmittel wirksamen Reaktionsgas auf Die Einstellung erwünschter Leitfähigkeitsgrade in Grund einer unterschiedlichen Temperatureinstel- 15 den abgeschiedenen Schichten erfolgt dabei im allgelung von Trägerkörper und Regenerationskörper der- meinen dadurch, daß der gasförmigen Verbindung art betrieben wird, daß an der Oberfläche des Re- des Halbleitermaterials eine definierte Menge eines generationskörpers Halbleitermaterial vom Reak- gasförmigen Dotierstoffs bzw. einer gasförmigen Vertionsgas gelöst und an der gegenüberliegenden Ober- bindung eines Dotierstoffs im Gemisch mit einem fläche des Trägerkörpers aus dem Reaktionsgas 20 Trägergas, wie z. B. Wasserstoff, zugegeben wird. Halbleitermaterial laufend abgeschieden wird, be- Bei der Herstellung von Übergängen zwischen Schichschrieben. ten unterschiedlicher Leitfähigkeit und/oder unter-

Bei einem solchen Verfahren ist es jedoch schwie- schiedlichen Leitungstyps wird das Verhältnis von rig, beim einkristallinen epitaktischen Abscheiden von gasförmiger Verbindung des Halbleitermaterials zu Halbleitermaterial scharfe pn-Übergänge zu erhalten, 25 Dotierstoff verändert und/oder ein einen unterinsbesondere wenn man hochohmige Halbleiter- schiedlichen Leitungstyp bewirkender Dotierstoff in schichten auf einem stärker dotierten Substratkörper das Reaktionsgefäß eingeleitet. Abrupte, scharfe niederschlägt. Übergänge zwischen Schichten unterschiedlicher

Dieser Nachteil läßt sich nun vermeiden, wenn man Leitfähigkeit und/oder unterschiedlichen Leitungserfindungsgemäß einen einen parallel zu der abzu- 30 typs lassen sich, wie sich gezeigt hat, auf diese Weise tragenden Fläche verlaufenden Übergang zwischen jedoch nicht ohne weiteres herstellen, da von der Zonen unterschiedlicher Dotierung aufweisenden Abscheidung der vorhergehenden Schicht stets noch Regenerationskörper verwendet, der durch die Trans- Reste des Dotierstoffs im Reaktionsraum enthalten portreaktion weiter als bis zu diesem Übergang abge- sind — entweder im Gasraum oder an den kälteren tragen wird. Dieser Übergang in dem Regenerations- 35 Gefäßwänden kondensiert — und einem abrupten körper kann auf irgendeine konventionelle Art her- Übergang entgegenwirken. Vor allem ist es nach dem gestellt werden. Die Erzeugung scharfer pn-Über- bekannten Verfahren nicht möglich, auf eine bereits gänge im Regenerationskörper und damit auch in der abgeschiedene, dotierte Schicht hochohmige, insbeabgeschiedenen Schicht ist dann ohne weiteres mög- sondere dünne hochohmige Schichten aufwachsen zu Hch. 40 lassen, wie es jedoch durch das Verfahren gemäß der

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der abzutragende Erfindung möglich gemacht wird. Halbleiterkörper einen durch Diffusion hergestellten An Hand von F i g. 1 und 2 wird zur Erläuterung

Übergang zwischen Schichten unterschiedlicher Leit- der Erfindung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel fähigkeit und/oder unterschiedlichen Leitungstyps näher beschrieben.

besitzt, da diese Übergänge besonders scharf und 45 In F i g. 1 ist ein Heizkörper 1 aus Graphit dareben sind. Wird der abzutragende Halbleiterkörper gestellt, der mit Silicium überzogen ist. Auf diesen aus hochohmigem, z. B. η-leitendem Material her- Heizkörper wird eine Scheibe 2 aus Silicium aufgestellt, bei dem durch Eindiffusion eines Dotierstoffs gelegt, die aus einer hochohmigen Schicht 3 und ein Übergang zwischen einer hochohmigen Schicht einer durch Diffusion erzeugten, relativ hochdotierten und einer relativ hochdotierten Schicht entgegenge- 50 Zone 4 gebildet ist. Die Schicht 3 und die Zone 4 setzten Leitungstyps hergestellt ist, hat man es in bilden zusammen den scharfen pn-übergang 5. Die der Hand, auf einem Träger, der auch hochdotiert Oberfläche der Siliciumscheibe 2 ist poliert. Auf die sein kann, einen scharfen Übergang zwischen einer als Unterlage dienende Siliciumscheibe 2 wird, durch hochdotierten und einer dünnen, hochohmigen Abstandshalter 6 aus Quarz getrennt, der Trägerkör-Schicht eines Halbleitermaterials vom entgegengesetz- 55 per 7 aufgebracht, der im Beispiel aus hochdotiertem ten Leitungstyp zu bilden, indem auf den hoch- Silicium besteht und ebenfalls in Form einer Scheibe dotierten Halbleiterkörper zuerst eine hochdotierte vorliegt. Der Körper 7 besitzt den gleichen Leitungs-Schicht vom gleichen Leitungstyp aufgebracht und typ wie die Diffusionszone 4 und etwa die gleiche erst auf diese Schicht die dünne Schicht des ent- Leitfähigkeit. Im Zwischenraum 8 zwischen der gegengesetzten Leitungstyps abgeschieden wird. Der 60 Halbleiterunterlage 2 und dem Träger 7 findet nach Störstellengehalt der durch die Transportreaktion ab- dem Einleiten von stark durch Wasserstoff verdünngeschiedenen Schichten wird im wesentlichen nur tem Halogenwasserstoff im strömenden System oder durch den Störstellengehalt der abgetragenen einer Siliciumhalogenwasserstoffverbindung im Ge-Schichten bestimmt und kann daher definiert ein- misch mit Wasserstoff im geschlossenen System ein gestellt werden. Ein im abzutragenden Körper vor- 65 Transport des Halbleitermaterials von der Unterhandener Übergang zwischen Schichten unterschied- lage 2 auf die der Unterlage zugewandte Seite des licher Leitfähigkeit und/oder unterschiedlichen Lei- Trägers 7 statt. Dabei wird der pn-übergang 5 von tungstyps wird daher direkt auf den Träger über- der Unterlage auf den Träger übertragen, ohne daß

sich die Fronten des Überganges verwischen. Das hochohmige Halbleitermaterial der Schicht 3 kann in geringer Dicke auf den Träger übertragen werden.

F i g. 2 zeigt den Träger 7 nach der Abscheidung mit der zuerst aufgewachsenen hochdotierten Zone 4, dem pn-übergang 5 und der hochohmigen Schicht 3.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden einer einkristallinen Halbleiterschicht mit Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit und/oder unterschiedlichem Leitungstyp auf einem einkristallinen erhitzten Trägerkörper aus Halbleitermaterial mittels einer unter Vermittlung der Gasphase stattfindenden chemischen Transportreaktion, die zwischen einem ebenen Teil der Oberfläche des Trägerkörpers, einer diesem ebenen Teil in engem Abstand gegenüberliegenden ebenen Oberfläche eines aus dem abzuscheidenden Halbleitermaterial bestehenden Regenerationskörpers und einem ao zwischen den beiden Körpern eingebrachten, als Transportmittel wirksamen Reaktionsgas auf Grund einer unterschiedlichen Temperatureinstellung von Trägerkörper und Regenerationskörper derart betrieben wird, daß an der Oberfläche des Regenerationskörpers Halbleitermaterial vom Reaktionsgas gelöst und an der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägerkörpers aus dem Reaktionsgas Halbleitermaterial laufend abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen parallel zu der abzutragenden Fläche verlaufenden Übergang zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung aufweisender Regenerationskörper, der durch die Transportreaktion weiter als bis zu diesem Übergang abgetragen wird, verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerationskörper derart gewählt wird, daß seine dem Trägerkörper zugewandte Oberfläche den gleichen Leitungstyp wie die dem Regenerationskörper zugewandte Oberfläche des Trägerkörpers besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit, insbesondere unterschiedlichen Leitungstyps, im Regenerationskörper durch Diffusion hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus hochohmigem Halbleitermaterial bestehender Regenerationskörpers verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abzutragende Oberfläche des Regenerationskörpers vor der Abtragung geläppt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Material des Trägerkörpers verschiedenes Halbleitermaterial als Regenerationskörper verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen