DE1544175B2 - Verfahren zur herstellung duenner einkristalliner halbleiterplaettchen auf metallischem traeger - Google Patents

Description

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aus Silber, Kupfer, Gold oder Platin und eine zweite kann durch Einstellung der Temperatur des Trägers

Schicht aus Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal oder und der Aufdampfgeschwindigkeit auf die oben

Niob aufgedampft. angegebenen Werte erreicht werden.

Die Bildungstemperatur der epitaktischen Halb- Die einkristalline Goldschicht 3 dient selber

leiterschichten aus Germanium und Silizium liegt in 5 wiederum als Träger für eine epitaktische Chrom-

der Größenordnung von 800 bis 1000° C, je nach- schicht 4 von einigen Hundert Angström in par-

dem ob man beispielsweise von Silan (SiH₄), Tri- alleler Orientierung, die durch Sublimieren von

chlorsilan (SiHcI₃) oder Siliziumtetrachlorid (SiCl₄) Chrom im gleichen Hochvakuum wie zuvor erhalten

ausgeht. Aber auch der Glimmer zersetzt sich bei wird. Die Chromschicht stellt die zweite aufge-

dieser Temperatur und wird instabil. Es ist also io dampfte Schicht dar.

notwendig, ihn vor diesem Niederschlagen der ge- Die Bildungstemperatur der Halbleiterschicht 5 nannten Schichten zu entfernen. Dazu wird in spe- liegt in der Größenordnung von 800 bis 1000° C. zieller Ausbildung des Verfahrens wie folgt vor- Dies gilt sowohl bei Anwendung der Aufdampfgegangen·, technik wie auch bei Anwendung der chemischen

Zunächst wird ein Metall wie Silber und Kupfer 15 Zersetzung. Es ist notwendig, den Glimmer mit

aufgedampft, das epitaktisch auf dem Glimmer bei Rücksicht auf seine thermische Instabilität vorher

einer Temperatur unterhalb derjenigen, bei der der zu entfernen. Diese Instabilität des Glimmers, die

Glimmer instabil wird, unterhalb etwa 500° C, auf- schon erläutert wurde, rechtfertigt die Herstellung

wächst und durch eine Säure aufgelöst werden kann. von zwei epitaktischen Schichten von Metallen mit

Darauf wird ein Metall wie Gold oder Platin auf- 20 kubischer flächenzentrierten Gitter-, Silber- oder

gedampft, das durch diese Säure unangreifbar ist. Kupferschicht und Gold- oder Platinschicht, ob-

Nach dem Aufbringen dieser ersten Doppelschicht gleich auch eine einzige Schicht ausreichend ist.

wird die zweite Schicht aus einem kubisch raum- Im vorliegenden Fall wird der Glimmer entfernt,

zentriertem Metall wie Chrom epitaktisch auf die indem der Schichtkörper aus Glimmerplättchen 1

erste Schicht aufgedampft. Dann wird die Glimmer- 25 und den Schichten 2, 3 und 4 leicht schräg und

substanz von den übereinanderliegenden epitakti- langsam in ein Bad aus Salpetersäure gebracht wird,

sehen Metallschichten vor dem Niederschlagen der Das Silber 2 wird gelöst, das Glimmerplättchen ver-

epitaktischen Halbleiterschicht getrennt, indem die sinkt in dem Bad, und die Schichten 3 und 4 schwim-

Silber- oder Kupferschicht aufgelöst wird, während men an der Oberfläche des Bades. Die Gold-Chrom-

die Gold- oder Platinschicht zusammen mit der 30 Schicht wird dann im Vakuum bei 600° C während

Chromschicht unangegriffen bleibt. Schließlich wird mehrerer Stunden erhitzt, um Gitterfehler (Verset-

auf der Chromschicht das Halbleitermaterial epitak- zungen) Stapelfehler u. dgl.) zu beseitigen, bevor die

tisch abgeschieden. Halbleiterschicht 5 niedergeschlagen wird.

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen an Nun wird die epitaktische Schicht 5 aus Germaeinem Beispiel für die spezielle Ausbildung des 35 nium oder Silizium erzeugt, indem die Aufdampf-Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung technik im Hochvakuum oder die übliche chemische beschrieben, deren einzige Figur die Glimmer- Zersetzung, die z. B. von Germaniumtetrachlorid substanz und die Aufeinanderfolge der epitaktischen oder Trichlorsilan ausgeht, benutzt wird.
Schichten zeigt. Die bei Anwendung des Verfahrens nach der

Man geht von einem Glimmerspaltstück 1 aus, 40 Erfindung erhaltenen einkristallinen Niederschläge auf dem zunächst eine epitaktische Silberschicht 2 können beträchtliche Abmessungen, beispielsweise durch Aufdampfen von Silber im Hochvakuum bei 50 - 50 mm haben. Sie können ferner alle gewünsch-10~⁷ bis 10~⁸ Torr erzeugt wird. Die Aufdampf- ten geometrischen Formen aufweisen, wie sie in geschwindigkeit liegt in der Größenordnung von 2 A elektronischen Bauelementen, wie Dioden, Transipro Sekunde und die Temperatur des Glimmerträgers 45 stören, integrierten Schaltungen, Sonnenzellen u.dgl., in der Größenordnung von 300° C. Die Dicke der zur Anwendung kommen, indem im Laufe der Her-Silberschicht beträgt etwa 1000 A insgesamt. Im stellung geeignete Masken benutzt werden. Die Dicke gleichen Hochvakuum und unter den gleichen Ver- des Germanium- oder Silizium-Einkristalls kann Suchsbedingungen wird eine epitaktische Schicht 3 1 μΐη erreichen, wenn er durch Aufdampfen im aus Gold mit einer Dicke in der Größenordnung 50 Vakuum erhalten ist, und einige 10 μΐη, wenn er von 2000A erzeugt. Die Silber-Gold-Schicht stellt durch ein chemisches Zersetzungsverfahren erhalten die erste aufgedampfte Schicht dar. Die Orientierung worden ist.

der beiden Niederschläge auf dem Glimmer ist der- Wie bereits erläutert, kann die Gold- oder Platinart, daß die (lll)-Ebene des Silbers und des Goldes schicht 3 weggelassen und eine Chrom-Schicht 4 parallel zur (OOl)-Ebene des Glimmers liegen und 55 direkt epitaktisch auf der Silberschicht 2 niederdaß die [110]-Achse des Silbers und die [010]-Achse geschlagen werden. Es ist dann aber notwendig, auf des Glimmers in Koinzidenz sind. Die Silber- und ein Lösungsmittel für Silber zurückzugreifen, welches Gold-Niederschläge dürfen weder Fehler noch Kri- Chrom nicht löst; z. B. kann man kalte Salpetersäure stallite in mehrfacher Orientierung enthalten. Dies verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 schnitt [a]), daß man durch epitaktisches Nieder- Patentansprüche: schlagen ein kubisch flächenzentriertes Metall wie z. B. Silber, Kupfer, Gold oder Platin auf eine Glim-

1. Verfahren zur Herstellung von Plättchen aus merplatte als Träger aufbringen kann. Glimmer einer dünnen, einkristallinen Schicht aus Germa- 5 kristallisiert im monoklinen System, und es ist eine nium oder Silizium auf einem Träger aus einem vollkommene Spältbarkeit in der Ebene (001) vorMetall mit kubisch raumzentriertem Gitter durch handen. In der Spaltebene liegt hexagonale Symme-Auf dampf en von Germanium oder Silizium im trie vor, und die gleiche Symmetrie ist in der (Uli-Vakuum oder durch thermische Zersetzung von Ebene eines Metalls mit kubisch flächenzentriertem Chlorgerman oder Chlorsilan und Abscheiden io Gitter anzutreffen.

des Germaniums bzw. Siliziums auf dem erhitzten Weiterhin ist es bekannt (siehe z. B. Angewandte

Träger, dadurch gekennzeichnet, daß Chemie, Bd. 64 [1952], Nr. 6, S. 159, Abschnitt [b]),

zunächst in an sich bekannter Weise auf einer daß man ein kubisch raumzentriertes Metall wie

in der (OOl)-Ebene gespaltenen Glimmerplatte Eisen auf ein kubisch flächenzentriertes Metall wie

eine erste epitaktische Schicht eines Metalls mit *5 Silber, Kupfer oder Platin epitaktisch aufbringen

kubisch flächenzentriertem Gitter, dann in an kann.

sich bekannter Weise auf diese Schicht die Trä- Es ist gleichfalls bekannt, Silizium auf einem

gerschicht epitaktisch aufgedampft werden, an- Tantalband abzuscheiden, und zwar durch Reduktion

schließend die erste Schicht chemisch aufgelöst von Siliziumtetrachlorid bei einer Temperatur von

und die zweite Schicht von der Glimmerplatte ab- ²⁰ 1300° C. Die so erhaltene Siliziumschicht ist aber

getrennt werden, und schließlich die zweite nicht einkristallin, und es ist nach Ablagerung die-

Schicht als Träger für die epitaktische Abschei- ser Schicht erforderlich, zur Einkristallbildung eine

dung des Germanium oder Siliziums verwendet Zonenschmelzung durchzuführen,

wird. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, daß es mög-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ^a5 lieh ist, eine Einkristallschicht aus Germanium oder kennzeichnet, daß eine erste Schicht aus Silber, Silizium, die ein kubisches Gitter des Diamanttyps Kupfer, Gold oder Platin und eine zweite Schicht aufweisen, direkt auf einer Einkristallschicht eines aus Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal oder kubisch raumzentrierten Metalls, wie Chrom, Molyb-Niob aufgedampft werden. dän, Tantal, Wolfram oder Niob, niederzuschlagen,

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 3<J wenn man als Kristallisationsebene für die Untergekennzeichnet, daß die erste Schicht durch lage die (lll)-Ebene benutzt. Das Niederschlagen nacheinander erfolgendes Aufdampfen einer SiI- der Germanium- oder Siliziumschicht erfolgt zwiber- oder Kupferschicht und einer Gold- oder sehen 800 und 1000° C je nach der gasförmigen Platinschicht gebildet wird. Verbindung, von der man ausgeht. Die erhaltene

35 Schicht ist einkristallin und orientiert und erfordert

keine anschließende Kristallisationsbehandlung. Das

epitaktische Abscheiden ist leichter zu verwirklichen, wenn der Gitterabstand des kubisch raumzentrier-

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren ten Gitters nahe bei 2,84 Ä liegt. Im nachfolgenden

zur Herstellung von einkristallinen Schichten oder 40 sind die Gitterkonstanten für gewisse Metalle mit

Plättchen von Halbleitern auf metallischem Träger. kubisch raumzentriertem Gitter angegeben:

Gewöhnlich ist der zur Verwirklichung von Halb- Chrom 2 88 A

leiteranordnungen, wie Dioden, Transistoren, inte- Molvbdän 314 A

grierten Schaltungen, logischen Miniaturelementen, Wolfram 315 A

Sonnenzellen u, dgl., verwendete Halbleiterkörper 45 Tantal 3⁼28 Α

aus einem einkristallinen Stab geschnitten, der nach Niob 330Ä

dem Ziehverfahren hergestellt ist. '

Wenn die Epitaxietechnik benutzt wird, dient sie Hiervon ausgehend wurde ein Verfahren gefunden allein dazu, zusätzliche Überzüge auf einem Grund- zur Herstellung von Plättchen aus einer dünnen, material, das aus einem einkristallinen Plättchen 5<> einkristallinen Schicht aus Germanium oder Silizium derselben Art besteht, oder auf einem anderen ein- auf einem Träger aus einem Metall mit kubisch kristallinen Halbleiter (beispielsweise Germanium raumzentriertem Gitter durch Aufdampfen von Gerauf Silizium) aufzubringen. manium oder Silizium im Vakuum oder durch ther-

Aufgabe der Erfindung ist es, wesentlich größere mische Zersetzung von Chlorgerman oder Chlorsilan einkristalline Halbleiterplättchen bis zu mehreren 55 und Abscheiden des Germaniums bzw. Siliziums auf dm² zu erzeugen, als sie durch Ziehen zu erhalten dem erhitzten Träger. Das Verfahren der Erfindung sind, und zwar durch epitaktisches Niederschlagen ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in an sich eines Halbleiterwerkstoffes wie Germanium oder bekannter Weise auf einer in der (OOl)-Ebene geSilizium auf einem einkristallinen metallischen spaltenen Glimmerplatte eine erste epitaktische Träger. Die auf diese Weise erhaltenen Plättchen ^6o Schicht eines Metalles mit kubisch flächenzentriertem können allen bekannten Verfahren zur Dotierung Gitter, dann in an sich bekannter Weise auf dieser sowie den Schutzverfahren,. Maskierungsverfahren, Schicht die Trägerschicht epitaktisch aufgedampft den Verfahren zur Herstellung von Übergängen und werden, anschließend die erste Schicht chemisch von ohmschen wie gleichrichtenden Kontakten un- aufgelöst und die zweite Schicht von der Glimmerterworfen werden, die in der Halbleitertechnik üb- 65 platte abgetrennt werden, und schließlich die zweite lieh sind. Schicht als Träger für die epitaktische Abscheidung

Es ist bereits bekannt (siehe z.B. Angewandte Che- des Germaniums oder Siliziums verwendet wird,

mie, Bd. 64 [1952], Nr. 6, S. 159, rechte Spalte, Ab- In bevorzugter Weise werden eine erste Schicht