DE1544297A1 - Verfahren zum Herstellen von hochreinem Halbleitermaterial fuer elektronische Halbleiterzwecke - Google Patents

Description

• ,.@@:f@z~@a zum X#-.r stellen -v-,n r,chreine::z FI".ilblei,term-.teri,@:1 Für-

  - elektronische ae,lbl^.terzvrecke

  Die Erfindung bezi eat sic:auf eire Verfahren zurr Herstellen

  von i-iocürezne@ji iiälbleiterria-erial, insbesondere von S:ili.zium,

  für c,-ektzon-scae ria.Iiileiterz>;eci:@: mit. oder ohneoti.ea'ungs-

  @L,sLNen äui°cü ci-#e `ersetzung und/oder Reduktion einer

  insbesondere mit

  i:a? :@-.ea;.ei'ver b@:ndung und niederschlagendes halbleitermaterial

  aus: einem erüit @@ Geiz, in einem Reaktionsgefäß angeordneten

  dessen ;Kristall ine Struktur zum beispiel durch

  itüen freibelegt ist und dessen Oberfläche von dem Reaktions-

  La;, umstrümt "r d, wobei die ,färiüe des Reaktionsgefäßes auf

  ciner iliedri",#er en Teiperatus als der des ialbleiLerkürper5

  gehalten iterderr und bei denn ein einkristalliner ial bleiterkörper.

  iat einei2 spezifischen elektrischen vliderstand kleiner oder

  gleich o,'1 Ohm cri mindeä Gens auf die Temperatur maximaler

  iibsc_iciüegeschi!inü.gkeit bei der gewählten Zusarsnensetzung

  des Reaktionsgasgemisches erhitzt wird:

  :sei den bekannten Verfahren zuili herstellen einkristallinen

  Ha? bleiterriateerials, Insbesondere von äiliziun durch Abscheiden

  aus der Gaspha.e und epitai@tisches Aufwachsen auf einen er-

  iiitz teri ir äGer Geht man so vor, da.P;) ein kristalliizex, T'räger-

  küi,pcr, dessen Struktur durch geeignete Vorbeldndlung, 4.t5.

  ÜurC11 l:t#eri, freigelegt ist3auf eine Temperatur erhitzt wird,

  die unterhalb der lei'riperatur liegt, bei der die :#axiinalabsctie1-

  dünk des 'lalbleiterstoffeü bei der gewählten üusaimiensetzung

  des teantionsgaces auf dem `'rägerlcüx'pe:r erfolgt. Das Iieaktions-

  aa umströmt dabei die Oberfläche des Trägerkörpers vorzugsweise

  turbulent.. Die i;eheizung des Tr<i,ei'kürpers erfolgt bei dieseln

  ;Jvr,'uhreri üurcii @,i.@..r'@ereIl üi;rolrCÄurC'tlgang, durch Hochfrequenz

  cCc=uurcz S;z°aill un. Durch die Temperaturverteilung im

  e2 ne ;eiciilläi@iGe Ausbildung der eir

  kr i ü-i linen Auzwachsucnichten erreicht,., Uri zu erreichen,

  möglichst fehlerfrei ist,

  ein @iateMal verwendet werden, dessen

  äcä-clr spezifischer elektrischer Widerstand

  Gehr hoch ist, sonst _f finde t eine starke Diffusion der

  Ve@u;irciiliE,üai-eri aus dem Trügerkürper in die auföevrachsene

  ci icizt stau:. Diese stürende Diffusion aus dem 'Prägerkürper

  i:i ci.c Auf l:aca,:uc_lic?it legt es nahe, mit mögl ichs t niedriger

  `@e :p erütür zu ärbeitcri. Es -tird deshalb zur Zeit das `Aufwachs_

  -@@rfäj-i@clz=uriL,erha?ü der Temperatur der maximalen Aufwachs-

  .1e@,catndi ZZkeit durchefü.ürt.

  c:ci @erc .,=o7,cei°unö -bei vier ierstellung störungsfreier

  tci1 Lestcht. darin, daß die Oberfläche der

  üti:L?? a;c, auf der. eine einkristalline Sciiicüt abgeschieden

  ;:e ü@@1i soll, e.u@e=ez@cxentlici@ rein sein muß. üoerrascizend

  It>,Le "'i )er=reiitc-11 festgestellt., daß äicsc Forderung

  uso lclcii;:-ez° zu erfüllen ist, j e höher die `'er..lperatuz°

  Üe_° ist. Es wurde deshalb bereits vorge-

  -.#cfi i a@;cil, da#: ein einkristalliner Trägerkörper mit einem

  J@%CUli^1 c-lel@ .ele-i._trischen -Iiderstundkleiner oder gleich 01,1 1 -Ohrii cm

  auf auf die Temperatur maximaler Abscheiäegeschwindg-

  il-eii; bei- d6r @;c;:@:ill teiz Zus-a_nmensetzung des neaktionsgasge-

  :,li;C:leü. eri11t4t

  Für zahlreiche Arii-zendungsgebiete in der Halbleitertechnik ist es nun von Vorteil, die Abscheidung auf bestimmte Bereiche der Oberfläche des Trägerkörpers zu beschränken.
• D.h. die Abscheidung von Halbleitermaterial soll entsprechend einem bestimmten vorgegebenen Muster erfolgen. Zu diesem Zueck wird deshalb gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der entsprechend einem vorgegebenen Muster.. insbesondere durch Strahlung ausreichender Energie, äusI:tzlich ode-7° ausschließlich erhitzt wird. Plan kann dabei so vorgehen, üaZ die zum Gebietsweisen Aufheizen der Träüer dienende Strahlung durch optische Mittel, beispielsweise durch-Linsen, auf üestirr:i.te Stellen des Trägers konzentriert wird. Als besonde-rs vorteilhaft ist die Verwendung von Laserstrahlung zur:: Aufheizen bestimmter Oberflüchenbereiehe anzusehen. Die i.aßnahrie des zusätzlichen oder ausschließ-1ichen ALifheizens nach der Lehre der Erfindung ergibt völlig neue 1#iügliclrkeiten für die Anwendung, des Epitaxieverfairens. Erhitzt man z.B. bestimmte Bereiche auf-der Oberfläche des 'lrägerlyürper s mit Hilfe optischer Mittel über die mittlere lemheratur des Trägerkörpers, so kann man erreichen, daß an den :feißeren Stellen weniger oder kein Material abgeschieden wirc;, ohne daß man genötigt wird, eine Maske aus einem Fremdstoff zu verwenden; Frerf:dstoffe in der Nähe der ahzuscheidenden. Schicht bringen immer die Gefahr der Verunreinigung des Halbleiters der aufge;,achseneri Schicht mit sich. Klan kann auf diese Viei e Huster und Figuren, tric sie bei der mehrfachen lierstcflung von Transistorsystemen und Festkürpersehaltkreisen

  gebaut werden, herstellen.

  Das zur i@@aärmünö bestimmter Bereiche der Oberfläche eingestrahlte

  _Licit bewirkt, Senn man auf den aDsteigendezi Aste Abscheidekurve

  arbeitet, eine zusätzliche Verringerung der Abscheiderate oder

  sogar eine Unterstützung der Auflösung des Grundmaterials infolge

  der Uusätzlchen Quantenenergie des ein Bestrahlten Lichts,

  die voraussetzungsgemäß über der Dissoziationsenergie (A sorptions-

  1ante) liegt

  Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich in besonders vor-

  teilriafter Weize für die Herstellung von Festkdrperschaitkroisen.

  @änere Einzelheiten gehen, aus dem anhand der Figur beschriebenen

  Ausführungsbeispiel hervor.

  in der vi ur ist eine Anordnung zur Herstellung epitaktischer Huz E.rcilseliicr-ei@ entsprechend einem bestimmten vorgegebenen* Nuster auf scheibenfürmigen Trägerkörpern schematisch dargestellt.
• Die in einen Verdumpf'ergefUß 1, das in einem Temperaturbad 2 uniergebraclit ist befindliche Silizium-Hgl ogenverbindung c-trd mit üemaus einen Vorratzgefäß 3 stammenden Wasserstoff, der über ein überdruel;veritil 4 und die Kühlfalle 5 geleitet wird, vermischt und gelangt in das Reaktionsgefäß 6 aus Quarz. Das Mischungsveriül tnls der Gaüfüri:lii:,eli Komponenten kann durch Betätigen- der 7, ß und 9 eingestellt und variiert werden. Außerdem läßt sicü d--@c ge der verdüinpften Siliziumverblaidung durch die Wahl cicr, 'Zer;i)Gratu} des Temperaturbades 2 variieren. Zur Bestimmung

  der Gasmenge sind die Strvinunesmesser 2o und 11 vorgesehen,.

  üas durch. die _2

  in das f''l'.-@.a1Ctl@äiäbe@'c:?@3elant, wird nach eriol-:i:er ü-

  so--zLln@ durch die aiuslarjü%'inunb 'i@ a1< üe a.t:-v....U:Ys@e

  G'YY@G'3'ilio Di e .@G':C':@Gt%@u11 ba-Zl':e die Umsetzung des .@4üe'@Ü"?.ons-

  Z#aseä erfolgt- an cier auf der bäche.:ütol -Unterlage %aus

  vu'Sej'lel.@JG' 1~i

  Jfi@@-?'jüz.;G 15 ist dabei- .,T@Lel;, der gasd-ic@t aus dem 1=:ea.s#tioYls-

  c:# #eüslrtel @uleitunen 16 über die :..@ei:l:#:ell 1( I:iit e-?zle7,

  @.@.:.@,,tl@w,ell Sailn"@lscaueile verbunden: Die e=:.@el.'zizz' üoä

  ldaiaei durch die plallz-esG.11#.iJ'.#ene -uar#-

  .ia'L-C 13 ai-,? Uzere31 Ende des eari%in3,#;e%,Ueä:''O_e V?'iü@il

  oe"voCate t l:er 4Yo n uiiter-I1 Ar %hlu:, deN =<<:alt"!# ons vä

  .u031 1':C-Lil I@?Gi:Gl 1 de- l, die

  jC-...c.IIVuY22G üd"..'..ci1V üei:I ea:tionü =e%.Z L Ver^

  i'Lii1C:t,?Yl :1iZ o

  115 üüS@,C::i:L;@@12 jeai:eht beispielsweise aus ET@Ea @iB@2iäG;1 Voll

  G ?'riC:lorsilai-i und 9o .iol1DiesesG:i:3Gbl -

  b- an de?' Oberfläche Lies- i.111 edle

  1 7

  Grad .. » von

  -# rt Celsius '1(.i.i.3s".7.' #,Lt:. G #G ;T ad ü

  ze1'Net@# l,ti1C;C'. üUI'@' zur' E3.DCU-t:x11@;o t@La, :,c:..CS(:I' ''C:.1#.`G-

  i'=1=i:Lil' aul Cei' C@ S

  @.iil :i:.i_Lli;r_.ü'i;ers durch Iiiit 010,-1i_1 S.Crail.nüeile: ä:i-'? 2:.Lt1Tii

  als 'tias.L Jrii1i@@oü .,f.'c@.1.LX::?ii.Cilo:@r.Ci entfo11l''v o

  iJLr auf'i"Di"1T°.2raii.ir voll '250 Grad C eIä;iuü bQh:ba'toj.'ictle

  @:aJel' 1-i wird mit iile e-lner

  21 in deri Bereichen 22 und 23 zusätzlich erwärmt und auf Eine

  `c:.z#eratu## --von etr;a 130 grad Celsius erhitzt. Die Strahlizngsä

  i'

  quelle 21 liefert eine energiereiche Strahlung mit einer Wellen-

  lünGe kleiner oder gleich der Wellenlänge der Absorptionskante

  @un','efäüd' 1,u).' Um eine ausreichende Konzentration der en ergie®

  reschen Strahlung auf einen definierten üereieh bzw. auf defi-

  ii-icrte Bereiche zu erreichen;, sind die Linsen 211 und 25 vorge-

  ;;cäie;i . Dle Einstrahlunr, des Lichtes kann dabei. durch die

  .,1ü:i@;e:@calffezie Quarzscheibe 18 erfolgen.

  Las Verfahren nach der Erfindung erlaubt eine einfache und

  elegante Herstellung von Festkörperschaltkreisen, wobei zahl-

  reiche :rücits-änge eingespart werden können.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. vex°füireii` zum Herstellen von hochreinem Halbleitermaterial, i iisbcoi-iciere von Slizium für elektronische Halbleiterzt.#ecke, mit oder ohne Dotierungszusätzen durch thermiGche Zersetzung und/oder Reduktion einer gasförmigen, insbesondere mit einem r'Y@@c-gas vermischten Halbleiterverbindung und Niederschlagen. des Halbleitermater-.ials auf einen erhi tzteiz' in einem Reaktionsgefäß angeordneten Trägerkörper, dessen kristalline Struktur z.13. durch ;tzen freigelegt ist und dessen Oberfläche von den ReaiZtionsgas unstrvmt- wird, wobei die ;fände des Reaktionsgefäßes auf einer niedrigeren Temperatur als der des Halbleiterkörpers gehalten ;°ierden, bei dem ein einkristalliner 2rägerkvrper mit einem upeZifiscüen elektrischen Widerstand 1,1einer oder gleich 1 Ohm cm minder tens auf die j'ciiperatur r.:a::ii:@a@ er Abschei.degeschwindigkeit bei der gewählten Zuü i :rensetzung des rieaitonsgasgemisches erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, per entsprechend einem daß der Trägerkür vorgei;ebenen i.iustez°,'insbesondere Strahlung ausreichender Lnergie, zusatzlich oder ausschließlich erhitzt wird.
2. 2. Verf ahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zun gebietsireisen Aufheizen des Trägerkörpers dienende ätrahlun durch optische beispielsweise durch Linsen, auf bestimmte Stellen des Trägerkörpers konzentriert wird. @Jerfähren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu:-Aufheizen bestimmter Oberflüchenbereiche Laser ver- uenzet ;;erdete.