DE1298512B

DE1298512B - Einrichtung zum Aufdampfen einkristalliner Schichten auf Unterlagen

Info

Publication number: DE1298512B
Application number: DE1964T0025814
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Hans-Juergen; Hennings; Dipl-Phys Dr Klaus; Schuetze
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-03-13
Filing date: 1964-03-13
Publication date: 1969-07-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufdampfen einkristalliner Schichten aus chemischen Verbindungen im Vakuum auf Unterlagen.
Zur Erzeugung einkristalliner Schichten auf einkristallinen Unterlagen durch epitaktisches Aufwachsen sind verschiedene Verfahren bekannt. An bekannten Verfahren wären die pyrolytische Zersetzung, die Reduktion von Halogeniden und der Transport des Halbleitermaterials in der Gasphase nach einer Disproportionierungsreaktion zu erwähnen. Es ist weiterhin bekannt, einkristalline Halbleiterschichten auf Halbleiterunterlagen im Hochvakuum durch Verdampfung aus Tiegeln oder mit Hilfe eines Elektronenstrahles aufzudampfen.
Bei den erstgenannten Verfahren erfolgt der Transport des Halbleitermaterials in der Gasphase. Das Aufdampfen von Halbleitermaterial im Hochvakuum zum Zwecke der Erzeugung einkristalliner Schichten hat jedoch bisher nicht zu Schichten geführt, die alle für die Herstellung von Halbleiterbauelementen notwendigen Eigenschaften besitzen. Insbesondere haben sich Schwierigkeiten dann ergeben, wenn man Schichten aus binären Verbindungen aufdampfen wollte, deren Komponenten unterschiedliche Dampfdrücke besitzen. So ist es beispielsweise außerordentlich schwierig, im Vakuum nach den bekannten Verfahren eine Schicht aus einer AIIIBv-Verbindung, z. B. Galliumarsenid, aufzudampfen.
Zwar ist es auch bereits bekannt, daß Stoffe durch Laserstrahlen auf beträchtliche Temperatur erwärmt werden können, mit einer Einrichtung können aber erst dann ohne Schwierigkeiten einkristalline Schichten aus chemischen Verbindungen im Vakuum auf Unterlagen mit Hilfe eines auf einen Vorrat der zu verdampfenden Verbindung gerichteten Laserstrahls aufgedampft werden, wenn erfindungsgemäß zwischen der Laserstrahlungsquelle und des im Vakuumraum befindlichen Vorrats im Vakuumraum eine Optik angeordnet ist und wenn zwecks Vermeidung einer Bedampfung der Optik zwischen dieser Optik und einer zwischen Optik und Verdampfungsquelle angebrachten Lochblende eine planparallele Glasplatte verschiebbar angeordnet ist.
Die Laserstrahlen ergeben eine außerordentlich hohe Verdampfungsgeschwindigkeit, so daß man auf diese Weise brauchbare Schichten auch von Verbindungen, deren Komponenten unterschiedliche Dampfdrücke besitzen, aufdampfen kann.
Die Verdampfungsgeschwindigkeit ist bei Anwendung von Laserstrahlen so groß, daß sich die unterschiedlichen Dampfdrücke nicht mehr nachteilig auswirken können.
Man wird in erster Linie Laserstrahlen von einer Wellenlänge verwenden, die von dem zu verdampfenden Material weitgehend absorbiert werden. Ein gewisser Teil der auf dem zu verdampfenden Material auftreffenden Strahlen wird stets reflektiert werden. Dieser Teil wird jedoch um so kleiner sein, je größer die Absorptionsfähigkeit des Materials für die zur Verwendung kommenden Laserstrahlen ist. Außerdem kann der reflektierte Anteil durch eine Aufrauhung der Oberfläche des Verdampfungsmaterials verkleinert werden.
Aus Energiegründen kommt in erster Linie ein Festkörper-Laser in Frage, weil ein solcher Laser Impulse in der Größenordnung von einigen Joule (Wattsekunden) zu erzeugen in der Lage ist.
Im folgenden soll die erfindungsgemäße Einrichtung an Hand eines Beispiels erläutert werden. In einem Rezipienten sind einerseits der zu bedampfende Gegenstand, andererseits das zu verdampfende Material und die optischen Mittel in einer derartigen gegenseitigen Lage zueinander angeordnet, daß ein über ein Fenster im Rezipienten eintretender Laserstrahl über die optischen Mittel auf das zu verdampfende Material und das verdampfte Material auf den zu bedampfenden Körper auftreffen.
In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Aufdampfanlage aus einem Rezipienten 1 mit der über Dichtungen 4 aufgesetzten Rezipientenglocke 3 und der Pumpenöffnung 2. Die Glocke 3 enthält ein Fenster 5, durch welches die aus dem Laser 7 stammende Strahlung 8 in das Vakuumgefäß gelangt.
Innerhalb des Gefäßes wird die Laserstrahlung über eine Linse 9 fokussiert und gelangt auf das zu verdampfende Materia110, welches auf einer beweglichen Halterung 11 angeordnet ist. Das Material 10 kann auf dieser Halterung 11 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles hin und her verschoben werden.
Der von dem Laserstrahl auf dem Materia110 erzeugte Dampfstrahl 12 schlägt sich teilweise auf dem Halbleitersubstrat 13 nieder und erzeugt auf dessen Oberfläche je nach der Temperatur des Substrats einkristalline Schichten. Zur Aufheizung des Substrats 13 ist eine Heizvorrichtung 14 eingebaut. Besteht das Substrat 13 beispielsweise aus Silicium, so empfiehlt es sich, seine Temperatur auf etwa 1000 bis 1250° C einzustellen.
J Um die Bedampfung der Optik 9 durch den Dampfstrahl 12 zu vermeiden, ist vor dieser Optik 9 eine planparallele Glasplatte 15 angeordnet, die vor einer Blende 15 a verschiebbar ist und nach jedem Laserimpuls so weit weiterbewegt wird, daß der Laserstrahl durch einen nicht bedampften Abschnitt der Glasplatte 15 hindurchtreten kann.

Claims

Patentanspruch: Einrichtung zum Aufdampfen einkristalliner Schichten aus chemischen Verbindungen im Vakuum auf Unterlagen mit Hilfe eines auf einen Vorrat der zu verdampfenden Verbindung gerichteten Laserstrahls, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß zwischen der Laserstrahlungsquelle und des im Vakuumraum befindlichen Vorrats im Vakuumraum eine Optik angeordnet ist und daß zwecks Vermeidung einer Bedampfung der Optik zwischen dieser Optik und einer zwischen Optik und Verdampfungsquelle angebrachten Lochblende eine planparallele Glasplatte verschiebbar angeordnet ist.