DE1273496B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schichten aus Halbleitermaterial - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOIj

HOIl

12 g-17/32
21g-11/02

P 12 73 496.2-43 (St 21650)

5. Februar 1964

25. Juli 1968

Bei der Herstellung von Schichten aus Halbleitermaterial mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften durch Niederschlag aus der Dampfphase besteht die Notwendigkeit, die Typen der Störstoffe und ihre Konzentrationsgradienten in den verschiedenen Schichten zu überwachen.

Beispielsweise sind für den epitaktischen Niederschlag von Silicium verschiedene Verfahren für den Zusatz von ausgewählten Stör- oder Dotierungsstoffen zu dem Gasstrom, der die aktive Siliciumverbindung führt, vorgeschlagen worden. Bei der Herstellung von Anordnungen, wie Zenerdioden, Avalanche-Dioden und Tunneldioden, ist eine hohe Rate der Änderung der Konzentration der den Leitungstyp bestimmenden Verunreinigungen am pn-übergang erforderlich, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen. Ein hoher Konzentrationsgradient ist ebenfalls für den Emitterübergang von Transistoren erforderlich, insbesondere bei Transistoren, die für Hochfrequenzzwecke bestimmt sind.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Halbleitermaterial anderer elektrischer Eigenschaften auf einem Halbleiterkörper vorgegebener elektrischer Eigenschaften, bei dem einer strömenden gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials ein gasförmiger Störstellenstoff kontrolliert zugesetzt und das Gasgemisch in einem Reaktionsraum an der erhitzten Oberfläche des Halbleiterkörpers zersetzt wird, können eine abrupte Änderung der Eigenschaften, insbesondere scharfe pn-Übergänge erzielt werden, wenn erfindungsgemäß vor der Einleitung des Gasgemisches nur gasförmiger Störstellenstoff in den Reaktionsraum geleitet wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll an Hand der Zeichnung beschrieben werden.

Ein Kolben 1, der den gewünschten den Leitungstyp bestimmenden Störstoff 2, beispielsweise Bortribromid, enthält, schließt sich an ein Seitenrohr 3 an, das mit dem Hautprohr 4 verbunden ist, durch welches Siliciumtetrachloriddampf und Wasserstoffgas zur Niederschlagszone geführt werden. Zu beiden Seiten der Verbindungsstelle zwischen dem Zweigrohr 3 und dem Hauptrohr 4 sind Kontrollhähne 5 und 6 angeordnet. Wenn die Hähne 5 und 6 geschlossen sind, enthalten das Zweigrohr 3 und der zwischen den Hähnen liegende Abschnitt des Hauptrohres 4 Bortribromiddampf.

Siliciumtetrachlorid 7 befindet sich in einem Behälter 8, der in ein Kühlmittel 9 eintaucht.Wasserstoff aus dem Gefäß 10 wird in einem Reiniger 11 gereinigt und sprudelt durch das Siliciumtetrachlorid 7.

Eine auf einem Vorwärmer 13 angeordnete Unter-Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Schichten aus Halbleitermaterial

Anmelder:

Deutsche ITT Industries

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19

Als Erfinder benannt:

Henley Frank Sterling, Harlow, Essex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 8. Februar 1963 (5230)

lage oder Scheibe 12 aus Silicium wird innerhalb der Niederschlagskammer 14 durch die Induktionsspule 15 erhitzt.
Wenn das Wachstum beginnt und Siliciumtetra-

chloriddampf in Wasserstoff durch Öffnen der Hähne 5 und 6 fließen kann, wird zunächst der zuvor zwischen den Hähnen eingeschlossene Bortribromiddampf in Richtung der Oberfläche der Siliciumunterlage geführt, so daß eine maximale Borkonzentration an genau der gewünschten Stelle erhalten wird. Der Anfangsniederschlag besteht im wesentlichen aus dem den Leitungstyp bestimmenden Störstoff. Mit fortschreitendem Wachstum fällt die Borkonzentration schnell auf den durch die Temperatur des den Dotierungsstoff enthaltenden Kolbens bestimmten Wert ab, und die Schicht beginnt Boratome in konstantem Maße aufzunehmen.

Die Länge der Rohre, ihre Größe und Anordnung können entsprechend der speziellen Apparatur abgewandelt werden.

Zur Herstellung einer Zenerdiode mit einer Zenerspannung von über 6 Volt ist das im folgenden beschriebene Verfahren geeignet.
Eine polierte Einkristallscheibe aus n-Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ohm · cm dient als Grundmaterial. Die Unterlage wird auf 115O⁰C erhitzt und auf dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten, während der Niederschlagsprozeß ausgeführt wird. Es wird ein Wasserstoffstrom von V2 l/Min, benutzt. Die Temperatur der Siliciumtetrachloridquelle beträgt — 30⁰C. Die Temperatur des Bortribromids wird auf 25 ⁰C gehalten.

809 587/553

Zu Beginn der Niederschlagsperiode werden die vorher geschlossenen Hähne 5 und 6 geöffnet, um den Prozeß in Gang zu setzen, und nach dem Anfangsniederschlag der gasgetriebenen Einheit von Bortribromid schlägt sich dotiertes Silicium nieder in einer Dicke von 30 Mikron. Es wird eine Dotierungsstärke erreicht, die einen p-Widerstand von 0,001 Ohm ■ cm ergibt. Der im Siliciumkörper enthaltene pn-Übergang zeigt einen sehr scharfen Knick der Sperrkennlinie im Bereich von 6 Volt.

Auch Phosphortrichlorid kann zum Niederschlag auf eine Unterlage von entgegengesetztem Leitungstyp benutzt werden. Auch Germanium als Halbleitermaterial, Silanlösung oder -gas als Ausgangsmaerial und flüssiges oder gasförmiges Diboran oder Phospine als Ausgangsprodukt für die auf dem Halbleiterplättchen niederzuschlagende erste Schicht, die dann als Dotierungsstoff wirkt, können verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Halbleitermaterial anderer elektrischer Eigenschaften auf einem Halbleiterkörper vorgegebener elektrischer Eigenschaften mit abrupter Änderung der Eigenschaften, insbesondere zur Herstellung scharfer pn-Übergänge, bei dem einer strömenden gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials ein gasförmiger Störstellenstoff kontrolliert zugesetzt und das Gasgemisch in einem Reaktionsraum an der erhitzten Oberfläche des Halbleiterkörpers zersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einleitung des Gasgemisches nur gasförmiger Störstellenstoff in den Reaktionsraum eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Störstellenstoff mittels nachströmenden Gasgemischs in den Reaktionsraum gespült wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Störstellenstoff enthaltendes Vorratsgefäß über ein Seitenrohr mit dem vom Reaktionsraum zum die Halbleiterverbindung enthaltenden Vorratsgefäß führenden Hauptrohr verbunden ist, wobei zu beiden Seiten der Verbindungsstelle von Haupt- und Seitenrohr Hähne angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 883 784, 885 756; britische Patentschrift Nr. 816 740;
USA.-Patentschrift Nr. 2 556 711.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 537/553 7.68 © Bundesdruckerei Berlin