DE1278400B

DE1278400B - Verfahren zur Herstellung kristalliner Halbleiterschichten auf einem monokristallinen Halbleiterkoerper, insbesondere aus Silicium

Info

Publication number: DE1278400B
Application number: DE1964V0026261
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Wienhold
Original assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Current assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Priority date: 1964-06-30
Filing date: 1964-06-30
Publication date: 1968-09-26

Description

Verfahren zur Herstellung kristalliner Halbleiterschichten auf einem monokristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silicium Es ist bekannt, dünne kristalline Schichten aus Halbleitermaterial mit Hilfe der Epitaxialtechnik auf einem einkristallinen Halbleiterkörper zu erzeugen.
Nach dieser Technik werden die Halbleiterkörper bei Temperaturen, die fast an den Schmelzpunkt heranreichen, in einer reduzierenden Atmosphäre vorbehandelt. Dann wird eine durch thermische Umsetzung in den Gaszustand übergeführte Halbleiterverbindung über den erhitzten Halbleiterkörper geleitet.
Dabei ist es möglich, auf einem niederohmigen Grundkörper eine hochohmige Schicht von gleicher oder entgegengesetzter Leitfähigkeit oder jeweils umgekehrt zu erzeugen und der Halbleiterverbindung Dotierungsstoffe hinzuzufügen.
Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren jedoch aus, daß durch den für eine monokristalline Schichtbildung erforderlichen, langzeitigen, hohen Temperatureinfluß die Lebensdauer- und Sperreigenschaften der Halbleiterübergänge verschlechtert werden und daß die monokristalline Schicht bei Kontaktierungsvorgängen im Kontaktgebiet in eine amorphe Schicht umgewandelt werden muß.
Außerdem sind umfassende und zum Teil aufwendige Maßnahmen erforderlich, um eine einwandfreie monokristalline Schicht in ausreichender Dicke zu erhalten und um die Schichtbildungstemperatur soweit wie möglich herabzusetzen.
Bei monokristalliner Abscheidung ist im Verlauf des Prozesses die Neigung zum Entarten der Schicht besonders groß. Auch ist deren Verunreinigung, die von den Materialien der Vorrichtung ausgeht, kaum zu vermeiden.
Mit der Erfindung sollen die genannten Nachteile vermieden werden und eine mit geringerem Aufwand durchführbare Schichtbildung, bei der keine Nachbehandlung der Schicht für eine Kontaktierung erforderlich ist und eine günstigere Ausbeute an Bauelementen erzielt wird, entwickelt werden.
Die Empfindlichkeit des Prozesses soll vermindert werden und doch die physikalischen, chemischen und elektronischen Eigenschaften des Halbleiterkörpers und des Halbleiterüberganges erhalten bleiben.
Dies gelingt bei einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergänge bildenden oder leicht zu kontaktierenden kristallinen Schichten aus Halbleitermaterial auf einem monokristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silicium, durch thermische oder elektrothermische Zersetzung oder Reduktion flüchtiger Halbleiterverbindungen nach einer thermischen reduzierenden Vorbehandlung des Halbleiterkörpers, wenn erfindungsgemäß die thermische Vorbehandlung bei einer Temperatur vorgenommen wird, bei der sich eine monokristalline Schicht bilden würde, oder wenn die thermische Vorbehandlung bei dieser Temperatur durch Zumischung der Halbleiterverbindungen zur reduzierenden Gasatmosphäre zusammen mit einer monokristallinen Schichtbildung vorgenommen wird und wenn für den eigentlichen Abscheidungsvorgang die Temperatur des Halbleiterkörpers unter die monokristalline Schichtbildungstemperatur bis zu einer Temperatur, bei der polykristalline Schichtbildung eintritt, gesenkt wird.
Dabei ist anzustreben, daß die monokristalline Schicht nur bis zu einer Dicke von 1 im aufwächst. Die Höhe der monokristallinen Schichtbildungstemperatur ist von der Art der Verfahrensweise, besonders von der zum Einsatz gebrachten Halbleiterverbindung abhängig. Diese ist, soweit nicht bereits bekannt, empirisch zu ermitteln.
Für das Aufwachsen solcher Schichten auf Si-Halbleitergrundkörpern sind mit Erfolg zwei Methoden gefunden worden, die beispielsweise erläutert werden.
Die Grundlage für die Beispiele ist, eine niederohmige Si-Schicht auf einem hochohmigen Si-Grundkörper vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufwachsen zu lassen. Beispiel 1 Der Si-Grundkörper wird bei 1200°C 10 bis 15 Minuten unter Wasserstoffgas thermisch geätzt, danach wird die Temperatur auf 900 bis 1000'C gesenkt und der Si-Abscheidungsprozeß aus der Verbindung SiC14 eingeleitet. Je nach Verwendungszweck beträgt die Abscheidungsdauer 1 bis 30 Minuten, und es entsteht eine reine polykristalline Schicht. Beispiel 2 Der Si-Grundkörper wird bei 1200° C unter Wasserstoffgas 10 bis 15 Minuten erhitzt und danach bei gleicher Temperatur eine Abscheidung aus der Verbindung SiC14 zu einer monokristallinen, epitaktischen Schichtbildung eingeleitet, nach 15 bis 60 Sekunden wird während des Abscheidungsprozesses die Temperatur des Si-Grundkörpers auf 900 bis 1000° C abgesenkt und die Schichtbildung polykristallin bis zur gewünschten gemischten Schichtdicke fortgesetzt. Bevorzugt wird dabei die monokristalline Schicht auf 1 [tm Dicke begrenzt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergänge bildenden oder leicht zu kontaktierenden kristallinen Schichten aus Halbleitermaterial auf einem monokristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silicium, durch thermische oder elektrothermische Zersetzung oder Reduktion flüchtiger Halbleiterverbindungen nach einer thermischen reduzierenden Vorbehandlung des Halbleiterkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Vorbehandlung bei einer Temperatur vorgenommen wird, bei der sich eine monokristalline Schicht bilden würde, oder daß die thermische Vorbehandlung bei dieser Temperatur durch Zumischung der Halbleiterverbindungen zur reduzierenden Gasatmosphäre zusammen mit einer monokristallinen Schichtbildung vorgenommen wird und daß für den eigentlichen Abscheidungsvorgang die Temperatur des Halbleiterkörpers unter die monokristalline Schichtbildungstemperatur bis zu einer Temperatur, bei der polykristalline Schichtbildung eintritt, gesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei maximal 1 gm Dicke der monokristallinen Schicht gesenkt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1029 941, 1048638.