DE1090771B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit duennen Einkristallschichten auf einem metallisch leitenden Traeger - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit duennen Einkristallschichten auf einem metallisch leitenden Traeger

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DE1090771B DES51998A DES0051998A DE1090771B DE 1090771 B DE1090771 B DE 1090771B DE S51998 A DES51998 A DE S51998A DE S0051998 A DES0051998 A DE S0051998A DE 1090771 B DE1090771 B DE 1090771B
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit dünnen Einkristallschichten auf einem metallisch leitenden Träger Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit dünnen Einkristallschichten aus Elementhalbleitern der IV. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, z. B. Germanium oder Silizium, auf einem polykristallinen, metallisch leitenden Träger, der aus einem Element der V. Gruppe mit zum Halbleiter verwandten kristallographischen Eigenschaften besteht, mittels Abscheidung einer dünnen Halbleiterschicht auf dem Träger, z. B. durch Pyrolyse.
  • Einkristalline Schichten aus einem Elementhalbleiter der Gruppe IV auf einem polykristallinen, metallisch leitenden Träger aus einem Element der Gruppe V sind an sich bekannt. Außerdem ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Silizium bekannt, bei dem dieses durch Dissoziation von Siliziumtetrachlorid in einer Wasserstoffatmosphäre bei Berührung mit einem auf 1100° C erhitzten Tantalband gewonnen wird. Das Silizium bildet sich auf dem Tantalband in Form kleiner Kristalle. Das abgeschiedene Silizium ist äußerst rein und n-leitend. Wegen seiner polykristallinen Struktur muß es dann vom Tantalträger abgenommen, rekristallisiert und weiterverarbeitet werden, bevor schließlich ein Halbleiter vom Typ p erhalten wird.
  • Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, eine dünne, einkristalline Schicht reinen Siliziums mit genau definierten Verunreinigungen von Tantal auf einem Tantalträger zu erhalten. Insbesondere ergibt dieses Verfahren keine einkristalline Schicht, deren Abmessungen die der mit bisher bekannten Verfahren erhaltenen Kristalle, vor allem der gezogenen Kristalle, beträchtlich übersteigen.
  • Das Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens, welches es auf einfache und sichere Weise ermöglicht, Halbleiteranordnungen mit dünnen Halbleitereinkristallschichten mit großer Reinheit und genau festgelegten Verunreinigungen auf einem Träger in bisher nicht erzielbaren Abmessungen in einem einzigen Arbeitsgang zu erhalten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Abscheidung der Halbleiterschicht auf dem Trägermetall beide einer Wärmebehandlung nach dem Zonenschmelzverfahren in einer gegenüber den beiden Stoffen neutralen Atmosphäre unterzogen werden.
  • Das Zonenschmelzverfahren ist bereits für die Reinigung von Stoffen bekannt. Es wird gewöhnlich in der Metallurgie angewendet und besteht darin, daß entlang einem Metallbarren eine möglichst kurze, durch örtliche Erhitzung erzeugte Schmelzzone verschoben wird. Die Verschiebungsgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von dem Diffusionskoeffizienten der in der flüssigen Phase enthaltenen Verunreinigungen gewählt. Bisher wurde dieses Verfahren für die gesteuerte Kristallisation eines Halbleiterstoffes auf einem metallischen Träger nicht angewendet.
  • Durch die Anwendung des Zonenschmelzverfahrens auf die fortschreitende Kristallisation eines Halbleiters in der angegebenen Weise ergeben sich folgende Wirkungen, die mit keinem der bisher bekannten Verfahren zur Bildung von Halbleiterkristallen erreicht werden konnten: 1. Die Bildung einer kristallinen Schicht auf einer Fläche von praktisch beliebig großer Ausdehnung wenigstens in. einer Dimension; 2. die Bildung dieser Schicht auf einem Träger, beispielsweise aus Tantal, der direkt für die Weiterverwendung des erzeugten Halbleiterelements beispielsweise in Dioden oder Transistoren verwendet werden kann; 3. eine genau gesteuerte Eindiffusion der gewünschten Verunreinigungen in den Halbleiter, wobei die Verunreinigungen aus dem Metall des Trägers bestehen. Diese Eindiffusion blieb bei den entsprechenden bisherigen Verfahren völlig dem Zufall überlassen.
  • Zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung sei der Fall des Siliziums betrachtet. Die am schwierigsten zu beseitigenden Verunreinigungen rühren dann vom Bor her, also von dem Element, welches dem Silizium chemisch benachbart und stets in diesem enthalten ist.
  • Bei einem üblichen Verfahren zur Herstellung eines Siliziumhalbleiters wird so vorgegangen, daß metallisches Zink und Siliziumtetrachlorid gleichzeitig erhitzt werden. Die Reaktion findet bei 550° C statt, also über der Schmelztemperatur des Zinks, jedoch sehr weit unterhalb des Schmelzpunktes von Silizium. Das während der Reaktion gebildete Zinkchlorid und der Überschuß an Zink und/oder an Siliziumtetrachlorid werden in dampfförmigem Zustand beseitigt. Das Silizium setzt sich im Reaktionsgefäß in Form von feinen Nadeln ab. In dieser Form ist die Reinheit des Siliziums mit kaum 99,911/o stets ungenügend. Das Erzeugnis ist also um mehrere tausend Mal zu reich an Verunreinigungen. Es muß daher anschließend mehreren langwierigen und kostspieligen Behandlungen unterzogen werden, um den Reinheitsgrad zu erreichen, der bei der Mehrzahl der Anwendungen erforderlich ist. Diese Behandlungen bestehen gewöhnlich in Waschungen oder in einer Auslaugung der zuvor hergestellten und feinzerkleinerten Kristalle in Salzsäure, Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Schwefelsäure. Diese Operationen ermöglichen zwar eine Verbesserung des Produkts, jedoch keine vollständige Erfüllung der geforderten Bedingungen.
  • Im Hinblick auf die industrielle Verwendung der Kristalle muß außerdem anschließend eine Umkristallisation durchgeführt werden mit dem Ziel der Herstellung eines Einkristalls möglichst großer Abmessungen, die praktisch nicht ohne Einführung von Verunreinigungen geschehen kann, welche hauptsächlich von den Schmelztiegeln, die das in flüssigem Zustand befindliche Silizium enthalten, sowie von dem Einfluß des verwendeten Gases und des Heizvorgangs herrühren.
  • Außer obengenannten Vorteilen, welche das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Erzeugnis auszeichnen, ist dieses auch direkt zur industriellen Verwertung geeignet.
  • Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. Darin ist Fig. 1 eine Darstellung des Apparats, in welchem die Halbleitereinkristallschicht gebildet wird, und Fig. 2 eine schematische Darstellung der gesamten Anlage.
  • Der Ofen besteht aus einem Gefäß 8, das seinerseits, außer an seinen Enden, von einem Kühlmantel 9 umgeben ist. Durch diesen Kühlmantel wird mit Hilfe eines Wasserstromes die Temperatur des Gefäßes auf etwa 60° C gehalten.
  • Durch ein Zuführungsrohr 1 kann - in der Zeichnung links - das Gas eintreten, welches in einem anderen Teil der Anlage erzeugt wird.
  • Das Gefäß 8 ist am anderen Ende mittels einer Platte 16 über eine abnehmbare Dichtung 15 verschlossen. Durch diese Platte führen zwei starke Kupferrohre 5 und 6. Diese ermöglichen gleichzeitig die Zuführung eines elektrischen Stroms zur Heizung des Tantalbandes 10 und die Kühlung der Stromanschlüsse 11 und 12 des Bandes 10. Die Stromzuführungen für die Rohre sind bei 13 und 14 angedeutet.
  • Eine Ablenkplatte 45 an der Eintrittsäffnung des Ofens für das Gas bewirkt eine gleichförmige Verteilung des Gases im gesamten Gefäß.
  • Eine Hochfrequenzinduktionsheizung 7 umgibt den Zylinder. Der Heizgenerator für diesen Ofen 7 ist in Fig. 2 bei 44 gezeigt. Mittels nicht dargestellter, an sich bekannter Vorrichtungen wird der Ofen koaxial zum Zylinder im angegebenen Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 15 mm in der Minute verschoben. Das Kühlwasser gelangt bei 3 in den Kühlmantel 9 und fließt bei 4 ab. Mit 2 ist der Ausgang für die Restgase bezeichnet.
  • Die beschriebene Anordnung ist in Fig. 2 mit 17 schematisch angedeutet. Sie kann von der übrigen Anlage durch Betätigung der beiden Ventile 18 und 19 getrennt werden.
  • Die Anlage weist zunächst einen Generator für das Siliziumtetrachlorid auf, welcher aus einem Ballon 29 von großem Fassungsvermögen besteht, der mit einer nicht regelbaren Heizung 30 versehen ist. Da die Anlage in einem geschlossenen Kreis für lange Zeit ohne Luftzufuhr arbeiten muß, ist diese Vorkehrung getroffen.
  • Der Generator für das eigentliche Siliziumtetrachloridgas, welches dem Gefäß 8 zugeführt wird, besteht aus dem Ballon 25 und ist mit einer Heizung 26 versehen, welche mittels eines Kontaktthermometers 27 und eines vom Thermometer gesteuerten Relais 28 geregelt wird. Der Ausgang des Generators 25 führt über die abgedichtete Durchführung 24 zu dem Filter 20, welches bei 21 beispielsweise Bimsstein und bei 22 Glaswolle enthält. In diesem Filter wird ein Druckausgleich durch Zuführung einer konstanten Menge Wasserstoff (beispielsweise über einen Kapillardurchflußregler 38) bewirkt. Dieser Wasserstoff gelangt in das Filter über das Ventil 37.
  • Das Filter 20 ist von einem Gefäß 23 umgeben, welchem eine Flüssigkeit bei 36 mit konstantem Pegel zugeführt wird. Die Flüssigkeit ist auf eine Temperatur von 20 ± 0,5° C über der Temperatur des Gefäßes 25 erhitzt. Dies geschieht durch einen Temperaturregler 33, dessen Thermometer bei 31 angedeutet ist, und mittels der bei 32 geregelten Wärmequelle. Das so gebildete Wasserbad wird dauernd mittels eines Rührwerks umgerührt, dessen Antriebsmotor bei 34 angedeutet ist.
  • Der Wasserstoff wird bei 41 entnommen und einem Katalysator 43 zugeführt, dessen Kupferwindungen bis zur Rotglut erhitzt sind. Anschließend gelangt der Wasserstoff in die Trockner 40. Der trockene Wasserstoff wird über die Durchflußregler und Anzeiger 38 und 39 einerseits über das Ventil 37 dem Siliziumtetrachloridgenerator und andererseits über das Ventil 18 dem Gefäß 17 zugeführt.
  • Bei dem beschriebenen System sind Stickstoff und Sauerstoff vollkommen ausgeschlossen. Der Reduktionsprozeß beruht auf der Aktivität des frei werdenden Wasserstoffs. Die Aktivität des Wasserstoffs ist derart, daß alle metallischen Stoffe ebenso wie die Halogene durch seine Wirkung bei unterschiedlichen Temperaturen reduziert werden. Bei der Berührung mit dem Wasserstoff oberhalb einer bestimmten Temperatur dissoziiert das Tetrachlorid, und das Metall wird vom Chlor getrennt.
  • Die Reduktion geschieht bereits bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, wie die Dissoziationsgleichungen der Wasserstoffsäuren zeigen, die in den gebräuchlichen Tabellen der Konstanten zu finden sind. Wie bereits oben betont wurde, soll das Silizium mit einer sehr großen Reinheit hergestellt werden, wobei das Bor die größten Schwierigkeiten bereitet.
  • Bei den bekannten Verfahren war die Feinmahlung der Kristalle des Halbleiters erforderlich, um die verbleibenden Verunreinigungen durch Auslösen in den Säuren möglichst gut zu beseitigen, jedoch wurde der Anteil an Verunreinigungen nicht beseitigt, welcher durch Diffusion im Material eingeschlossen ist.
  • Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden durch die Anwendung des Wasserstoffs sämtliche Verunreinigungen reduziert, und zwar sowohl diejenigen, welche ursprünglich im Halbleitermaterial enthalten waren, als auch diejenigen, welche sich durch Reaktionen bei den Behandlungstemperaturen bilden können.
  • Jede Spur von Sauerstoff wird durch einen Wasserstoffüberdruck beseitigt, der durch das Ventil 18 im Gefäß 8 aufrechterhalten wird, bevor die zum iNiederschlagen des Siliziums auf dem Tantalband erforderliche Temperatur durch Einschalten des durch das Tantalband fließenden elektrischen Stroms eingestellt wird.
  • Infolge des Kühlmittels im Mantel 9 bleiben die Wandungen der Umhüllung 8 auf niedriger Temperatur. Das Gefäß kann also aus einem Material mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt hergestellt sein, der wesentlich niedriger als die Temperatur des Tantalträgers ist. So kann das Gefäß 8 z. B. aus Pyrexglas oder einem ähnlichen Material bestehen, welches die Möglichkeit einer optischen Kontrolle der Temperatur des Tantalbandes 10 bietet. Oberhalb 850° C beginnt das in dampfförmigem Zustand befindliehe Siliziumtetrachlorid bei der Berührung mit der Tantallamelle zu dissoziieren, und das Silizium schlägt sich auf dieser nieder. Jedoch ist bei dieser Temperatur der Einschluß von Verunreinigungen nicht ausgeschlossen. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird das Tantalband bis auf 1300° C erhitzt.
  • Die Wahl von Tantal als Träger für den Niederschlag des Siliziums wird in erster Linie dadurch bedingt, daß dieses Metall mit Silizium nicht reagiert, daß es sehr hochschmelzend ist, leicht beschafft werden kann und in allen seinen Formen bearbeitbar ist. Ferner wird es bei der Schmelztemperatur des Siliziums von den Dämpfen der Alkalimetalle nicht angegriffen, welche unter den Verunreinigungen vorhanden sein können. Die Schmelztemperatur des Tantals von 2850° C liegt weit oberhalb derjenigen des Siliziums von 1420° C. Die Siedetemperatur des Tantals beträgt 5500° C bei einem Druck von 760 mm Hg, während diejenige des Siliziums 2627° C beträgt. Diese zuletzt angegebenen Temperaturen sind sehr wichtig, da der Dampfdruck des Tantals bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu dienen kann, mit absoluter Genauigkeit die Menge der in das Silizium während einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmten Temperatur diffundierten Atome zu dosieren.
  • Nach Beendigung des Vorganges kann aus dem Gefäß ein Tantalband mit einem Siliziumüberzug entnommen und zur Herstellung von elektrischen Halbleiter-, Detektoren und Verstärkern verwendet werden. Da die Durchmesser der Atome des Tantals und des Siliziums und ihre Kristalle sowohl in der Gestalt und im Aufbau als auch in ihren Abmessungen ähnlich sind und ferner diese beiden Stoffe keine sehr verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten haben, wird durch das beschriebene Verfahren die Bildung eines Siliziumeinkristalls gewährleistet, bei welchem für eine Temperatur von 2170° C die Achse 111 des Siliziums in der großen Achse des Tantalbandes liegt. Bei einer Temperatur von 2250° C findet sich die Orientierung 111 und 100 des Siliziums in der Achse des Bandes.
  • Wie erwähnt, wird das Tantalband für die Dissoziation des Siliziumtetrachlorids, also für den Niederschlag des Siliziums auf das Tantal, auf eine Temperatur von 1300° C gebracht. Diese Temperatur wird aus drei Gründen gewählt: 1. Beseitigung der Spuren von Eisen und Bor, welche mit größter Wahrscheinlichkeit im Siliziumtetrachlorid vorhanden sind.
  • 2. Große Dissoziationsgeschwindigkeit.
  • 3. Wirkungsgrad der Wasserstoffeinwirkung.
  • Die Dissoziation des Siliziumtetrachlorids vollzieht sich in Abhängigkeit von der Temperatur in einem mehr oder weniger schnellen Rhythmus. Bei 1300° C ist sie sechsmal schneller als bei 1000° C. Es genügen 40 Sekunden zur Herstellung einer gleichmäßigen Siliziumschicht auf dem Tantal, deren Dicke 21000 übereinanderliegenden Atomen, d. h. einer materiellen Dicke in der Größenordnung von 4,9 #t entspricht. Sie gewährleistet ferner eine schnelle Verdampfung des Bors; das zwar erst bei 2400° C schmilzt, jedoch bereits bei 1200° C stark verdampft. Andererseits gewährleistet die Temperatur von 1300° C neben der Dissoziation des Siliziums auch die des Eisens.
  • Der Tantalträger absorbiert bei der Temperatur von 1300° C bis zu 0,4 Gewichtsprozent, d. h. also 470mal sein Volumen an Wasserstoff. Die Zuführung von Wasserstoff, über das in der Anlage vorgesehene Ventil 18, dient daher dazu, daß die Absorption des Wasserstoffs nicht auf Kosten des gleichzeitig mit dem Siliziumtetrachlorid eingeführten `Wasserstoffvolumens geschieht, welches zu dessen Dissoziation notwendig ist.
  • Das Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden: Zunächst wird über das Ventil 18 in das Gefäß 8 Wasserstoff eingelassen, bis am Ausgang 2 für die Restgase eine nichtexplosive Verbrennung erhalten wird. Dann wird der Strom in der Tantallamelle 10 eingeschaltet und die Durchflußmenge des Wasserstoffs über das Ventil 18 beobachtet. Auf diese Weise wird dem Tantal das Wasserstoffvolumen geliefert, welches seinem Gewicht entspricht. Wenn die Temperatur des Umwandlungsprozesses erreicht ist, wird das Ventil 19 mit einer Durchflußmenge von beispielsweise 1,5 bis 21 pro Minute geöffnet, während der Durchfluß durch das Ventil 18 auf beispielsweise 0,5 1 pro Minute verringert wird. Wenn die Temperatur des Tetrachloridgenerators beim Öffnen des Ventils 19 auf den gewünschten Wert eingestellt war, vollzieht sich die Bildung der Siliziumschicht auf dem Tantal in einer linearen Funktion der Zeit. Wenn diese Bedingung eingehalten wird, so bestimmt die Dauer des Umwandlungsvorgangs die Dicke der Siliziumschicht. Diese einfache Regelmöglichkeit ist in Hinblick auf die spätere Verwendung der Einkristallschicht sehr wichtig, insbesondere zur Erzielung von elektrischen Bauelementen, welche bei vorbestimmten Frequenzen arbeiten sollen.
  • Wenn die gewünschte Dicke des reinen Halbleiters auf diese Weise erzielt ist, können die Heizungen des Wasserstoffgenerators und des Tetrachloridgenerators verringert oder sogar abgestellt und der Durchfluß durch das Ventil 18 auf beispielsweise 0,11 pro Minute vermindert werden. Dann wird der Strom in dem Hochfrequenzofen 7 eingeschaltet, ohne daß jedoch die Heizung der mit Silizium überzogenen Tantallamelle unterbrochen wird. Der Strom durch die Wicklung 7 wird so lange erhöht, bis die Temperatur des Ofens in der von der Wicklung überdeckten Zone bis auf die unmittelbare Nähe der Kristallisationstemperatur des Siliziums, d. h. auf 2170° C, gebracht ist. Während dieser Wert konstant gehalten wird, wird die Hochfrequenzspule mit der obengenannten Geschwindigkeit verschoben. Es ist jedoch vorteilhaft, das Anwachsen der Temperatur des Ofens oberhalb 1900° C langsam durchzuführen, da der spezifische Widerstand des Halbleiters sich sehr schnell mit der Temperatur umgekehrt zu demjenigen des Tantalträgers ändert, dessen innerer Widerstand mit der Temperatur wächst. Auf diese Weise erzielt man im Silizium einen höheren Temperaturgradienten als im Tantal.
  • Die Verschiebungsgeschwindigkeit des Ofens ist an sich nicht kritisch. Wenn sie jedoch 17 mm pro Minute übersteigt, so können Störungen wie Unterbrechungen in der Kristallstruktur des Siliziums auftreten.
  • Die Anwendung von Verschiebungsgeschwindigkeiten für den Ofen von weniger als 15 mm pro Minute rechtfertigt sich nur als :Mittel zur Veränderung der Diffusion des Tantals in das Silizium und damit der Anzahl der Donatoratome, welche während der Kristallisation in der Halbleiterschicht eingeschlossen werden.
  • Die zur Kristallisation erforderliche Hochfrequenzleistung ist mäßig. Im allgemeinen genügt ein Hochfrequenzgenerator von weniger als 0,5 kW, welcher auf einer Frequenz von weniger als MHz schwingt. Bei den bekannten Verfahren war die Anwendung von Hochfrequenzheizungen mit großer Leistung, z. B. 3 bis 5 kW erforderlich, wobei die Frequenz wenigstens 3 MHz betrug. Eine derartige Heizung wurde auf ein Stäbchen von weniger als 10 mm Durchmesser angewendet.
  • Die angegebene Heizleistung genügt für die Kristallisation eines mit Silizium überzogenen Tantalbandes, dessen Breite mehrere Zentimeter, z. B. 3 bis 5 ,cm, beträgt, wobei die Breite senkrecht zur Verschiebungsrichtung der Hochfrequenzspule 7 gemessen wird.
  • Im Hinblick auf den Kristallisationsvorgang sei außer den zuvor gemachten Bemerkungen über die Ähnlichkeit der Kristallstruktur von Tantal und Silizium (auf der die Rolle der Tantalkristalle als »Kristallisationskeime« für die Siliziumkristalle im Verlauf des auf der Oberfläche mit der Verschiebung der Hochfrequenzheizung fortschreitenden Kristallisationsvorgangs herrührt) noch darauf hingewiesen, daß bei dem Verfahren Halbleiterflächen und nicht Halbleiterstäbchen verarbeitet werden, so daß jede Möglichkeit zur Herstellung von Einkristallen mit wenigstens in der Längsrichtung beträchtlichen Abmessungen besteht. Die Rekombinationszeit der Ladungsträger wird dadurch verringert, daß im Verlauf der Kristallisation, obwohl die Differenz der Ausdehnungskoeffizienten von Tantal und Silizium zu gering ist, um nachteilig zu sein, eine Spannung erzeugt wird, deren Richtung im Augenblick der Bildung des Kristalls in dessen Hauptachse liegt. In Verbindung mit der Beseitigung der unerwünschten chemischen Komponenten ermöglicht dies die Verringerung der Lebensdauer der Ladungsträger auf einige Mikrosekunden. Dies ist wesentlich zur Erzielung der Reproduzierbarkeit der Eigenschaften der erhaltenen Einkristallschichten auf ihrem Träger in den verschiedenen Verfahrensstufen.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit dünnen Einkristallschichten aus Elementhalbleitern der IV. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, z. B. Germanium oder Silizium, auf einem polykristallinen, metallisch leitenden Träger, der aus einem Element der V. Gruppe mit zum Halbleiter verwandten kristallographischen Eigenschaften besteht, mittels Abscheidung einer dünnen Halbleiterschicht auf dem Träger, z. B. durch Pyrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abscheidung der Halbleiterschicht auf dem Trägermetall beide einer Wärmebehandlung nach dem Zonenschmelzverfahren in einer gegenüber den beiden Stoffen neutralen Atmosphäre unterzogen werden.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zonenschmelzverfahren durch Verschiebung mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt wird, wobei die Geschwindigkeit so gewählt wird, daß während des Wachsens des Einkristalls Metallatome des Trägers im richtigen Verhältnis in den Einkristall eindiffundieren, ohne daß die mechanischen Eigenschaften der Anordnung beeinträchtigt werden.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger die Form eines länglichen Bandes hat und daß das Zonenschmelzverfahren durch Hochfrequenzerhitzung mittels einer Wicklung von kurzer Länge durchgeführt wird, die um den Träger angeordnet ist und in Richtung von dessen Längsachse mit einer geregelten Geschwindigkeit verschoben wird.
  4. 4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung eines Einkristalls von Silizium auf einem Träger aus Tantal die Verschiebungsgeschwindigkeit des Hochfrequenzofens weniger als 15 mm in der Minute beträgt, wobei die Temperatur über 2170 und unter 2250° C liegt.
  5. 5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung eines Einkristalls von reinem Silizium die Temperatur auf 2170° C eingestellt wird und die Verschiebungsgeschwindigkeit des Ofens wenigstens gleich 15 mm in der Minute, jedoch nicht mehr als 17 mm in der Minute beträgt.
  6. 6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zonenschmelzverfahren in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der erforderlichen Reinheit des Halbleiters die Schicht durch eine Dissoziation eines Halogenids des Halbleiters in einer Wasserstoffatmosphäre unter Berührung mit dem metallischen Träger gebildet wird, wobei der Träger auf eine Temperatur erhitzt ist, die über der Verdampfungstemperatur der hartnäckigsten Verunreinigung des Halbleiters, aber unterhalb der Schmelztemperatur des Trägers liegt. B.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter Silizium ist, daß das Material des Trägers Tantal ist und daß der Träger auf 1300° C erhitzt wird.
  9. 9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid Siliziumtetrachlorid ist.
  10. 10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Sättigung des Tantalträgers ausreichende Menge Wasserstoff im Verlauf von dessen Erhitzung vor der Einführung des Tetrachlorids in das Reaktionsgefäß eingeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Proc. IRE, Bd.40, 1952, S. 1512 bis 1588; T o r r e y und W h i t m e n, » Crystal Rectifiers «, 1948, S. 364/365; Bell Laboratories Record, 1955, S. 327 bis 330.
DES51998A 1956-01-20 1957-01-19 Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit duennen Einkristallschichten auf einem metallisch leitenden Traeger Pending DE1090771B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1214788B (de) * 1960-11-22 1966-04-21 Hughes Aircraft Co Diffusions-Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes
US3313988A (en) * 1964-08-31 1967-04-11 Gen Dynamics Corp Field effect semiconductor device and method of forming same

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