DE1444526B2 - Method of depositing a semi-conductive element - Google Patents

Description

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In der deutschen Patentschrift 1 048 638 ist ein . mit unregelmäßiger Oberfläche, die bei weiterer Ab-In the German patent 1 048 638 is a. with an irregular surface that becomes

Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinkristallen, scheidung schließlich zur polykristallinen EntartungProcess for the production of semiconductor single crystals, finally divorce for polycrystalline degeneration

insbesondere von Silicium, durch thermische Zerset- des Wachstums führt. Es ist Aufgabe der Erfindung,especially of silicon, through thermal decomposition of the growth leads. It is the object of the invention

zung oder Reduktion beschrieben, welches dadurch hier eine Abhilfe zu schaffen.tion or reduction, which can be used here to remedy the situation.

gekennzeichnet ist, daß zur Vermeidung von Wachs- 5 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum tumsunregelmäßigkeiten die freigelegte Oberflächen- Abscheiden eines halbleitenden Elementes aus einem struktur des monokristallinen Trägerkörpers auf eine Reaktionsgas auf einen einkristallinen, aus dem beTemperatur erhitzt wird, die unterhalb der Tempera- treffenden Element bestehenden Trägerkörper, der in tür liegt, bei der die Maximalabscheidung des Halb- dem strömenden Reaktionsgas auf eine Temperatur leiterstoffes bei der gewählten Reaktion auf dem Trä- io unterhalb seines Schmelzpunktes durch induktiv in gerkörper erfolgt, daß ferner das Reaktionsgas die ihm erzeugten Wechselstrom erhitzt wird, bei dem Oberfläche des Trägerkörpers turbulent umströmt ferner das Reaktionsgas so zusammengesetzt ist, daß und das die bei der gewählten Arbeitstemperatur die Kurve der Abscheidegeschwindigkeit in Abhängig- und der gewählten Reaktion erfolgende Abscheidungs- keit von der Temperatur der Trägeroberfläche ein geschwindigkeit in an sich bekannter Weise so einge- 15 ausgeprägtes Maximum aufweist, und das dadurch stellt wird, daß eine Übersättigung des Trägers mit gekennzeichnet ist, daß die Temperatur der Trägerdem anfallenden Halbleitermaterial vermieden wird. oberfläche höher als die zum Maximum der Kurveis characterized in that to avoid wax- 5 The invention relates to a method for tums irregularities the exposed surface deposition of a semiconducting element from one structure of the monocrystalline carrier body on a reaction gas on a single crystalline, from the beTemperature is heated, the support body existing below the temperature-relevant element, which is in door is at which the maximum separation of the half-flowing reaction gas at a temperature conductor material in the selected reaction on the Trä- io below its melting point by inductive in Gerkkörper takes place that also the reaction gas is heated to him generated alternating current, in the Furthermore, the reaction gas flows around the surface of the carrier body in a turbulent manner so that it is composed such that and that at the selected working temperature the curve of the deposition rate as a function of and the selected reaction deposition rate from the temperature of the support surface speed in a manner known per se has so pronounced maximum, and that as a result is that a supersaturation of the carrier is characterized by that the temperature of the carrier Accruing semiconductor material is avoided. surface higher than that at the maximum of the curve

Der Begriff »der Übersättigung« wird in der deut- gehörende Temperatur eingestellt wird, so daß im sehen Patentschrift 1 048 638 auf Grund der Tatsache fallenden Bereich der Temperatur Abscheidegeerklärt, daß die Kurve der in der Zeiteinheit auf einen 20 schwindigkeitskurve gearbeitet wird,
erhitzten Siliciumträgerkörper abgeschiedenen Silicium- Da das Wachstum des Trägers infolge der Abmenge zunächst mit wachsender Oberflächentempera- scheidung in radialer Richtung erfolgt, nähert sich die tür des Trägers ansteigt, dann ein Maximum durch- Trägeroberfläche im Laufe des Abscheidungsvorganläuft, um bei noch weiter steigender Temperatur be- ges immer mehr der Induktionsspule, so daß die Koppständig abzunehmen. Diese Abnahme der Abschei- 25 lung zwischen Induktionsspule und Trägeroberfläche dungsgeschwindigkeit ist nicht nur auf eine wachsende während des Abscheidungsvorganges zunimmt. Dem-Verdampfungsbereitschaft, sondern bei einer Reihe zufolge nimmt bei konstant gehaltener Leistung die von Reaktionsgasen auf einen bei steigender Tempe- Temperatur der Trägeroberfläche ebenfalls zu. Im ratur sich ändernden Ablauf der Abscheidereaktion gleichen Sinne wirkt sich überdies der Skin-Effekt zurückzuführen. Nach der deutschen Patentschrift 30 der an der Oberfläche des Trägers induzierten, diesen 1 048 638 soll nun die Abscheidegeschwindigkeit so beheizenden Wirbelströme aus. Vorspringende Teile eingestellt werden, daß eine Übersättigung der Träger- der Trägeroberfläche, z. B. Warzen oder höckerige oberfläche mit anfallendem Silicium vermieden wird. Erhebungen, sind daher notwendig heißer als die nor-Dies bedeutet, daß nur so viel Silicium angeboten wer- male Trägeroberfläche oder gar Vertiefungen in derden darf, als sich an der Trägeroberfläche in einkristal- 35 selben. Die- Verhältnisse liegen also gerade umgelinem Zustand anordnen kann. Hierfür ist wiederum kehrt, als sie bei Erhitzung des Trägers durch einen maßgeblich, daß die Dichte des anfallenden Siliciums mit Elektroden zugeführten Wechselstrom oder Gleichnicht ausreicht, um größere Partikel in der freien strom gegeben sind.The term "supersaturation" is set in the German temperature, so that in the patent specification 1 048 638, due to the fact that the temperature range falls, it is explained that the curve in the time unit is worked on a speed curve,
Since the growth of the carrier as a result of the amount initially occurs with increasing surface temperature in the radial direction, the door of the carrier increases, then a maximum through-carrier surface runs in the course of the deposition process in order to be at an even higher temperature - more and more of the induction coil, so that the coupling constantly take off. This decrease in the separation between the induction coil and the carrier surface is not only due to an increase during the separation process. According to the readiness for evaporation, but with a series, if the power is kept constant, the rate of reaction gases also increases with increasing temperature of the carrier surface. In the course of the deposition reaction, which changes in temperature, the skin effect can also be traced back. According to the German patent specification 30 of the eddy currents that are induced on the surface of the carrier, these 1 048 638 are now the deposition rate so heating. Projecting parts are adjusted so that oversaturation of the carrier surface, e.g. B. warts or bumpy surface with accumulating silicon is avoided. Elevations are therefore necessarily hotter than normal. This means that only as much silicon may be offered in the carrier surface or even depressions as there is in the same crystal on the carrier surface. The relationships are so just re-lined state can arrange. This is in turn reversed, as when the carrier is heated by a decisive factor that the density of the accumulating silicon with electrodes supplied alternating current or direct current is not sufficient to allow larger particles to be given in the free current.

Gasphase zu bilden, welche sich nicht mehr orientiert Wenn das Reaktionsgas im Einklang mit der erfin-To form gas phase, which is no longer oriented If the reaction gas is in accordance with the invention

einbauen können. 40 dungsgemäßen Lehre so gewählt ist, daß es bei an dercan incorporate. 40 according to the teaching is chosen so that it is at the

Ferner ist es aus der britischen Patentschrift 745 698 Trägeroberfläche eingestellten Abscheidungstemperatur bekannt, an der Spitze eines aufrecht stehenden Stabes bei Erhöhung dieser Temperatur zu einer Vermindeaus einkristallinem Silicium auf induktive Weise eine rung der Abscheidung, beim Absinken dieser Tem-Schmelzzone zu erzeugen, an der das Silicium aus dem peratur hingegen zu einer Verstärkung der Abschei-Reaktionsgas abgeschieden und aus der Schmelze 45 dung führen muß, so findet an vorspringenden und sukzessive zum Auskristallisieren gebracht wird. Hier daher heißeren Stellen der Trägeroberfläche eine verwird die Lehre gegeben, das Reaktionsgas so stark zu minderte, an tiefer gelegenen und daher kühleren verdünnen, daß sich die Abscheidung streng auf die Stellen der Trägeroberfläche eine vermehrte Abschei-Oberfläche der Schmelze beschränkt, d. h. also, daß dung statt. Da an kalten Stellen der Trägeroberfläche sie in der freien Gasphase unterdrückt wird. 50 eine vermehrte Abscheidung stattfindet, erheben sich,Furthermore, from British Patent 745,698, it is the deposition temperature set for the support surface known to decrease at the tip of an upright stick when this temperature is increased monocrystalline silicon inductively induces deposition as this Tem melting zone drops to generate, at which the silicon from the temperature, however, to an amplification of the deposition reaction gas deposited and must lead from the melt 45 manure, then takes place on protruding and is brought to crystallize successively. Here, therefore, hot spots on the support surface are used given the teaching to reduce the reaction gas so much, at deeper and therefore cooler ones dilute that the deposit is strictly on the points of the support surface an increased depositing surface limited to the melt, d. H. so that dung instead. Because on cold spots on the carrier surface it is suppressed in the free gas phase. 50 an increased separation takes place, rise,

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß wenn das Reaktionsgas entsprechend der erfindungsdie in der deutschen Patentschrift 1 048 638 beschrie- gemäßen Lehre eingestellt ist, diese Stellen nach einibenen technischen Maßnahmen zur Erzielung ein- ger Zeit über das Niveau der normalen Trägeroberkristallinen Wachstums notwendig und auch in vielen fläche, werden dadurch heißer als diese und erhalten Fällen hinreichend sind. Die beschriebene Methode 55 dann eine verminderte Abscheidung. Umgekehrt versagt jedoch bei Anwendung einer induktiven Be- werden langsamer wachsende Stellen der Trägeroberheizung des die Abscheidungsgrundlage bildenden fläche schließlich kälter als die normale Trägerober-Trägers, wenn die Abscheidung auf der gesamten fläche und erhalten dadurch wiederum eine verstärkte Mantelfläche eines stabförmigen Trägers vorgenom- Abscheidung. Die erfindungsgemäße Lehre bewirkt men wird. Dies beruht darauf, daß die Temperatur 60 somit, daß infolge der Anwendung einer Induktionsder Trägeroberfläche leicht örtlich Schwankungen beheizung des Trägers ein automatischer Ausgleich aufweist. Die durch diese Schwankungen gegebenen von Unregelmäßigkeiten der Wachstumsgeschwindig-Temperaturunterschiede führen zu unterschiedlichem keit erfolgt, was für die Herstellung einkristallinen Wachstum, so daß die Trägeroberfläche unregelmäßig Siliciums bzw. anderer halbleitender Elemente unwird. Gerade die durch die Struktur der das Induk- 65 erläßlich ist. Mit Ausnahme der Forderung, im steigentionsfeld erzeugenden Induktionsspule bedingten Tem- den Ast der in Abhängigkeit von der Trägertemperaperaturunterschiede an der Trägeroberfläche, bewir- tür dargestellten Kurve der Abscheidegeschwindigkeit ken erfahrungsgemäß die Entstehung von Kristallen zu arbeiten, werden die übrigen in der deutschen Pa-The invention is based on the knowledge that if the reaction gas according to the fiction in the German patent specification 1 048 638 described teaching is set, these places after einibenen technical measures to achieve a time above the level of normal carrier upper crystalline Necessary growth and also in many areas, are therefore hotter than these and are preserved Cases are sufficient. The method 55 described then results in a reduced deposition. Vice versa however, if inductive loading is used, slower growing points of the upper beam heating will fail the surface forming the deposition base is ultimately colder than the normal upper beam, if the deposition on the entire surface and thereby in turn get a reinforced Outer surface of a rod-shaped carrier vorgenom- deposition. The teaching of the invention causes men will. This is due to the fact that the temperature 60 is thus, as a result of the application of an induction circuit Carrier surface slight local fluctuations heating the carrier automatic compensation having. The irregularities in the growth rate-temperature differences given by these fluctuations lead to different speed, what is used for the production of single-crystal Growth, so that the carrier surface is unevenly uneven silicon or other semiconducting elements. Precisely because of the structure that the induction is permissible. With the exception of the requirement in the increase field The induction coil that generates the temperature as a function of the carrier temperature differences on the surface of the carrier, resulting in the deposition rate curve shown If, according to experience, work on the formation of crystals, the rest of the

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tentschrift 1048 638 beschriebenen Maßnahmen mit Bereich von etwa 115O⁰C bis zum Schmelzpunkt des Vorteil angewendet. Dies gilt insbesondere für die Trägers eingestellt werden kann. Verwendet man statt notwendige Reinheit der Oberfläche des Trägers sowie SiHCl₃ die Verbindung SiCl₄, so gelten analoge Temfür die Anwendung eines den Trägerkörper turbulent peratur- und Zusammensetzungsverhältnisse; nur umströmenden Reaktionsgases. 5 wird die Menge des in dei Zeiteinheit anfallendententschrift 1048 638 measures described with a range from about 115O ⁰ C to the melting point of the advantage applied. This is especially true of the carrier that can be adjusted. If, instead of the necessary purity of the surface of the support and SiHCl _3, the compound SiCl _{4 is used} , then analogous templates apply to the use of a turbulent temperature and composition ratio for the support body; reaction gas flowing around only. 5 becomes the amount of the accruing in the time unit

Da es sich hier um an sich bekannten Arbeitsschritte Siliciums bei gleichem Gasdruck und gleicher Trägerhandelt, kann wegen diesbezüglicher Einzelheiten temperatur kleiner als sie bei Verwendung von auf die deutsche Patentschrift 1 048 638 hingewiesen SiHCl₃ unter sonst gleichen Bedingungen erhalten werden. Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird.Since this involves silicon working steps known per se at the same gas pressure and the same carrier, due to the details in this regard, lower temperatures than when using SiHCl ₃ referred to in German Patent 1,048,638 can be obtained under otherwise identical conditions. Since in the method according to the invention.

die halbleitende Verbindung in starker Verdünnung io Wird dementsprechend ein aus SiHCl₃ bzw. SiCl₄ mit Wasserstoff zur Anwendung gelangt und außerdem und Wasserstoff bestehendes Reaktionsgas verwendet, die Abscheidung entweder bei Normaldruck oder bei so darf der SiHCl₃- bzw. der SiCl₄-Gehalt des Reakvermindertem Druck stattfindet, ist eine Übersättigung tionsgases höchstens 5 Molprozent betragen. Verwendes Trägers mit dargebotenem Halbleitermaterial im det man hingegen SiHCl₂ oder SiH₃Cl, so ergeben sich allgemeinen nicht zu befürchten. 15 erfahrungsgemäß etwas abweichende Werte.the semiconducting compound in strong dilution. If, accordingly, a _{reaction gas consisting of SiHCl 3} or SiCl ₄ with hydrogen is used and, in addition, hydrogen is used, the deposition either at normal pressure or at so the SiHCl ₃ or SiCl ₄ content of the reac-reduced pressure takes place, a supersaturation gas is not more than 5 mole percent. On the other hand, if the carrier used with the semiconductor material presented is SiHCl ₂ or SiH ₃ Cl, there is generally no reason to fear. 15 experience has shown slightly different values.

Im Interesse der Reinheit des darzustellenden Halb- In der F i g. 1 ist ein Diagramm einer Abscheidungs-In the interests of the purity of the half-figure to be represented. 1 is a diagram of a deposition

leitermaterials darf, falls undotierte Halbleiter herge- kurve dargestellt, wie sie ein zur Durchführung der stellt werden sollen, das Reaktionsgas außer dem dar- Erfindung geeignetes Reaktionsgas besitzen muß. zustellenden halbleitenden Element nur Halogen und Als Abszisse ist die Temperatur der Trägeroberfiäche, Wasserstoff enthalten. Bei der Herstellung dotierter 20 als Ordinate die Menge m der in der Minute je cm² Halbleiterelemente enthält das Reaktionsgas, wenn auf der Trägeroberfläche niedergeschlagenen Siliciumman den Dotierungsstoff gleich während der Herstel- menge aufgetragen. Die Strömungsgeschwindigkeit lung des Halbleiters in diesen einbauen will, das zu des Reaktionsgases durch das Abscheidungsgefäß verwendende dotierende Element entweder im reinen ist dabei festgehalten. Bei einer Temperaturschwelle T₀ oder in an Halogen bzw. Wasserstoff gebundenen 25 beginnt die Abscheidung an Silicium merklich zu Zustand. Da der Anteil des Reaktionsgases an Dotie- werden und steigt bis zu einer Temperatur T_max rungsstoff grundsätzlich sehr gering eingestellt werden zunächst an, um bei weitersteigender Temperatur muß, wird der Verlauf der Abscheidungskurve des wieder abzufallen. Die Arbeitstemperatur der Trägerhalbleitenden Elements aus dem Reaktionsgas merk- oberfläche T_a, bei der die Abscheidung vorgenommen lieh nicht beeinflußt. 30 wird, soll größer als die Temperatur T_max sein. SieConductor material may, if undoped semiconductors are shown, as they are to be used to carry out the, the reaction gas must have a suitable reaction gas in addition to the present invention. The semiconducting element to be delivered is only halogen and the abscissa is the temperature of the carrier surface, and contains hydrogen. When producing doped 20, the ordinate is the amount m of semiconductor elements per cm ² per minute that the reaction gas contains if the silicon deposited on the carrier surface is applied with the dopant during the production amount. The flow velocity development of the semiconductor wants to build into this, the doping element used for the reaction gas through the separation vessel either in pure form is recorded. At a temperature threshold T ₀ or in 25 bonded to halogen or hydrogen, the deposition on silicon begins noticeably to the state. Since the proportion of the reaction gas to be doping and rises up to a temperature T _ma x approximately material generally are very low initially set to to need at the temperature rises further, the course of the deposition of the curve is again fall. The working temperature of the carrier semiconductor element from the reaction gas marked surface T _a , at which the deposition was carried out, is not influenced. 30 should be greater than the temperature T _max . she

Ob die Kurve der in Abhängigkeit von der Träger- soll aber andererseits kleiner als die Schmelztemperatemperatur T aufgetragenen Abscheidegeschwindig- tür T_s des Trägers, also im Beispielsfalle vom Silicium, keiten das in der F i g .. 1 dargestellte, für das gemäß kleiner als 1415⁰C sein.Whether the curve of the deposition rate T _{s of} the carrier plotted as a function of the carrier should on the other hand be lower than the melting temperature T s of the carrier, i.e. in the example of silicon, depends on what is shown in FIG Be ^{0 C.}

der Erfindung vorgeschlagene Verfahren notwendige An Hand der Fig. 2 soll die Durchführung desThe method proposed by the invention necessary. Using FIG. 2, the implementation of the

Verhalten besitzt, hängt entscheidend von der Zusam- 35 erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Beispiels mensetzung des Reaktionsgases ab. Unbrauchbar ist näher beschrieben werden. In einem aus Quarz bez. B. ein auf Grundlage von Silanen Zusammengesetz- stehenden zylindrischen Abscheidegefäß 1 ist mittels tes Reaktionsgas. Da bei Verwendung von Silanen oder Quarzhalterungen 2, 2' ein aus hochreinem Silicium anderen reinen gasförmigen Wasserstoffverbindungen ' bestehender stabförmiger Trägerkörper 3 in vertikaler halbleitender Elemente diese sich mit steigender Tem- 40 Lage gehaltert. Das Reaktionsgefäß weist eine Einperatur in steigendem Maße unter Bildung des halb- gangsöffnung 4 und eine Ausgangsöffnung 5 für das leitenden Elements zersetzen, ist ein Auftreten eines durchströmende Reaktionsgas auf. Zur Beheizung fallenden Bereichs der Abscheidungskurve bei der des Trägers dient eine lange, außerhalb des Behand-Verwendung eines aus Silanen bestehenden Reak- lungsgefäßes und konzentrisch zum Träger ^:angetionsgases nicht gegeben. Dagegen läßt sich unter An- 45 ordnete, dicht gewickelte Induktionsspule 6,-die Wendung von Siliciumhalogenverbindungen ein das von hochfrequentem Wechselstrom, der von einem notwendige Verhalten aufweisendes Reaktionsgas Hochfrequenzgenerator 7 geliefert wird, gespeist herstellen. .wird. Das Reaktionsgas besteht aus 2 Molpro-Has behavior depends crucially on the composition of the method according to the invention in the form of an example composition of the reaction gas. Useless is to be described in more detail. In a cylindrical separating vessel 1 composed of quartz or, for example, one composed of silanes, there is a reaction gas by means of the reaction gas. Since when using silanes or quartz holders 2, 2 'a rod-shaped support body 3 consisting of high-purity silicon, other pure gaseous hydrogen compounds', is held in vertical semiconducting elements with increasing temperature. The reaction vessel has a temperature that increases with the formation of the semi-passage opening 4 and decomposing an exit opening 5 for the conductive element, there is an occurrence of a reaction gas flowing through. A long, outside treatment use of a reaction vessel made of silanes and concentric to the carrier ^: angetion gas is not used for heating the area of the deposition curve that falls below that of the carrier. On the other hand, densely wound induction coil 6 arranged under arrangement 45, the turn of silicon-halogen compounds, can be produced by a high-frequency alternating current supplied by high-frequency generator 7, which reacts with the necessary behavior. .will. The reaction gas consists of 2 molpro-

Verwendet man z. B. ein Reaktionsgas, welches aus zent SiHCl₃ und 98 Molprozent H₂; es wird erzeugt, 5 Molprozent SiHCl₃ und 95 Molprozent Wasserstoff 50 indem man einen Wasserstoffstrom durch ein mit besteht, so wird die Abscheidegeschwindigkeit bei flüssigem SiHCl₃ angefülltes Verdampfergefäß 8 einer Trägertemperatur T_max = 1400° C maximal. leitet, dessen Temperatur durch ein Temperaturbad 10 Die Menge des anfallenden Siliciums hängt allerdings konstant gehalten wird. Der verwendete Wasserstoff noch vom Druck dieses Gases ab und beträgt bei Nor- und das verwendete SiHCl₃ liegen in hochreinem Zumaldruck etwa 2 mg Silicium pro Minute und pro cm² 55 stand vor.If you use z. B. a reaction gas which consists of cent SiHCl ₃ and 98 mol percent H ₂ ; it is generated, 5 mol percent SiHCl ₃ and 95 mol percent hydrogen 50 by passing a hydrogen flow through a with, so the deposition rate with liquid SiHCl ₃ filled evaporator vessel 8 with a carrier temperature T _max = 1400 ° C is maximum. conducts, the temperature of which is kept constant by a temperature bath 10. The amount of silicon produced is, however, kept constant. The hydrogen used still depends on the pressure of this gas and is at normal pressure and the SiHCl _{3 used} is about 2 mg silicon per minute and per cm ² at high pressure.

der Oberfläche des Trägers. Steigert man die Träger- Zur Bestimmung der Menge des in das Reaktionstemperatur über 1400⁰C, so nimmt die Abscheidege- ' gefäß in der Zeiteinheit eintretenden Reaktionsgases schwindigkeit wieder ab. Die Lage der Temperatur ist der Gasströmungsgeschwindigkeitsmesser 9 vor- Tmax ist vom Wasserstoffgehalt des Reaktionsgases gesehen. Außerdem ist, wie in F i g. 2 dargestellt, in hohem Maße abhängig. Verwendet man z. B. ein 60 eine Überbrückung des Verdampfungsgefäßes 8 vor-Molverhältnis von 7 Molprozent SiHCl₃ und 93 Mol- gesehen, so daß das aus dem Verdampfer kommende prozent Wasserstoff, so liegt die Temperatur Tmax der Gas nach Bedarf mit einem Wasserstoff weiterverdünnt maximalen Abscheidegeschwindigkeit bereits erheb- werden kann.the surface of the carrier. If the carrier speed is increased, the speed of the reaction gas entering the reaction temperature ^{above 1400 0 C, the separation vessel decreases again in the unit of time.} The position of the temperature is the gas flow rate meter 9 in front of Tmax is seen from the hydrogen content of the reaction gas. In addition, as shown in FIG. 2, highly dependent. If you use z. B. a bridging of the evaporation vessel 8 before-molar ratio of 7 mol percent SiHCl ₃ and 93 mol- seen, so that the percent hydrogen coming from the evaporator, the temperature Tmax of the gas, if required with a hydrogen further diluted with a maximum deposition rate, is already considerable - can be.

lieh oberhalb des Schmelzpunktes von Silicium. Um- Durch die Temperatur des Verdampfungsgefäßesborrowed above the melting point of silicon. Um- By the temperature of the evaporation vessel

gekehrt wird ein Reaktionsgas, das aus 2 Molprozent 65 und die Strömungsgeschwindigkeit des das Verdampfer SiHCl₃ und 98 Molprozent Wasserstoff besteht, eine gefäß durchströmenden Wasserstoffgases wird die in maximale Abscheidegeschwindigkeit bei etwa 1100⁰C der Zeiteinheit in das Reaktionsgas gelangende Menge entwickeln, so daß die Abscheidetemperatur T_a im an SiHCl₃ festgelegt. Durch Variation dieser GrößenA reaction gas is reversed, which consists of 2 mol percent 65 and the flow rate of the evaporator SiHCl ₃ and 98 mol percent hydrogen, a vessel flowing through hydrogen gas will ^{develop the amount reaching the reaction gas at a maximum separation rate of about 1100 0} C of the time unit, so that the Deposition temperature T _a im fixed on SiHCl _3. By varying these sizes

kann also der Gehalt des Reaktionsgases an SiHCl₃ eingestellt werden. Dieser Gehalt hängt natürlich auch von der Größe und der Form des Verdampfungsgefäßes ab, so daß Angaben über Temperatur im Verdampfergefäß und Strömungsgeschwindigkeiten, die für alle Anordnungen gültig sind, nicht gemacht werden können. Mit Hilfe eines den gesamten Wasserstoffstrom messenden Gasströmungsmessers kann jedoch die in einer bestimmten Zeit gebrauchte Wasserstoffmenge gemessen und durch Regelung des Wasserstoffstromes nach Belieben eingestellt werden. Schaltet man zur Ermittlung der während des Betriebes einzustellende Parameter der Verdampfertemperatur und der Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases in Vorversuchen an Stelle des Abscheidungsgefäßes eine Kühlfalle, in der das gesamte, vom Wasserstoffstrom mitgeführte SiHCl₃ zum Ausfrieren gebracht wird, so kann der Gehalt des Trägergases, welches bei einer bestimmten Verdampfertemperatur einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases von diesem aufgenommen wird, leicht bestimmt werden. Auf Grund einiger, mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Verdampfertemperaturen durchgeführter Vorversuche läßt sich auf Grund der dabei gewonnenen Ergebnisse leicht as eine Kombination von zur Erzielung eines Reaktionsgases mit einem Gehalt von 2 Molprozent SiHCl₃ und 98 Molprozent Wasserstoff notwendigen Werte für die Trägergasgeschwindigkeit und der Temperatur des Verdampfers bestimmen, die dann, während des eigentlichen Abscheidungsprozesses, zur Anwendung gelangen. _{the SiHCl 3} content of the reaction gas can therefore be adjusted. This content naturally also depends on the size and shape of the evaporation vessel, so that information on the temperature in the evaporation vessel and flow rates, which are valid for all arrangements, cannot be made. With the help of a gas flow meter measuring the total hydrogen flow, however, the amount of hydrogen used in a certain time can be measured and adjusted as required by regulating the hydrogen flow. If, in order to determine the parameters to be set during operation, the evaporator temperature and the flow rate of the hydrogen gas are switched in place of the separation vessel in preliminary tests, a cold trap in which all of the SiHCl ₃ carried by the hydrogen flow is frozen out, then the content of the carrier gas, which at a certain evaporator temperature of a certain flow rate of the hydrogen gas is taken up by this, can easily be determined. On the basis of some preliminary tests carried out with different flow rates and / or evaporator temperatures, the results obtained can easily be used as a combination of the values for the carrier gas _{velocity and the temperature necessary to obtain a reaction gas with a content of 2 mol percent SiHCl 3 and 98 mol percent hydrogen} of the evaporator, which are then used during the actual deposition process.

Um den Abscheidungsvorgang mit der in F i g. 2 dargestellten Apparatur einzuleiten, wird der Träger 3 gegebenenfalls nach Vorwärmung auf die gewünschte Abscheidungstemperatur erhitzt, indem das Induktionsfeld der Spule 6 eingeschaltet und auf die zur Erhitzung des Trägers auf die gewünschte Glühtemperatur erforderliche Stärke gebracht wird. Zur Abscheidung empfiehlt es sich, im Beispielsfalle eine Temperatur T_a von etwa 1250° C einzustellen, da dann der fallende Ast der Abscheidungskurve gemäß F i g. 1 bei der gewählten Zusammensetzung des Reaktionsgases besonders steil verläuft. Die Abscheidungstemperatur wird in bekannter Weise überwacht und konstant gehalten. Vor Beginn des eigentlichen Abscheidungsvorganges ist es zweckmäßig, den Träger einige Zeit im Wasserstoffstrom zu glühen. Zur Einleitung des Abscheidungsvorganges wird dann das Reaktionsgas in der notwendigen, z. B. in der skizzierten Weise, auf Grund von Vorversuchen ermittelter Zusammensetzung, in das Reaktionsgefäß eingeleitet.To the deposition process with the in F i g. 2, the carrier 3 is optionally heated to the desired deposition temperature after preheating by switching on the induction field of the coil 6 and bringing it to the strength required to heat the carrier to the desired annealing temperature. For the separation, it is advisable to set a temperature T _a of about 1250 ° C. in the example, since then the falling branch of the separation curve according to FIG. 1 runs particularly steeply with the selected composition of the reaction gas. The deposition temperature is monitored in a known manner and kept constant. Before starting the actual deposition process, it is advisable to anneal the carrier for some time in a stream of hydrogen. To initiate the deposition process, the reaction gas is then in the necessary, z. B. in the manner outlined, on the basis of preliminary tests determined composition, introduced into the reaction vessel.

Das Einsetzen eines fallenden Bereiches der Temperaturabscheidungskurve hängt wahrscheinlich mit der Bildung von Subhalogeniden zusammen, deren Bildung in zunehmendem Maße mit steigender Temperatur so begünstigt wird, daß sich die Subhalogenidbildung oberhalb einer gewissen, bereits oberhalb der Bildungsschwelle, von freiem Silicium aus dem Reaktionsgas liegenden Temperaturschwelle im Vergleich zur Bildung von freiem Silicium stärker in den Vordergrund schiebt. Natürlich kommen auch noch andere Reaktionen, z. B. Disproportionierungen oder Auflösen von bereits gebildetem Silicium in Betracht, einen Bereich fallenden Verlaufs der Temperaturabscheidungskurve im Sinne der F i g. 1 hervorrufen.The onset of a falling area of the temperature deposition curve is probably related to the formation of subhalides, the formation of which increases with increasing temperature is so favored that the subhalide formation is above a certain, already above Formation threshold, temperature threshold of free silicon from the reaction gas in comparison for the formation of free silicon more prominently. Of course others will also come Reactions, e.g. B. disproportionation or dissolution of silicon already formed into consideration, a region of falling course of the temperature deposition curve in the sense of FIG. 1 evoke.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Abscheiden eines halbleitenden Elements, insbesondere von Silicium, aus einem Reaktionsgas auf einen einkristallinen, aus dem betreffenden Element bestehenden Trägerkörper, der in dem strömenden Reaktionsgas auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes durch induktiv in ihm erzeugten Wechselstrom erhitzt wird, bei dem ferner das Reaktionsgas so zusammengesetzt ist, daß die Kurve der Abscheidegeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur der Trägeroberfiäche ein ausgeprägtes Maximum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Trägeroberfiäche höher als die zum Maximum der Kurve gehörende Temperatur eingestellt wird, so daß im fallenden Bereich der Temperatur-Abscheidegeschwindigkeitskurve gearbeitet wird.1. A method for depositing a semiconducting element, in particular silicon a reaction gas on a monocrystalline carrier body consisting of the element concerned, that in the flowing reaction gas to a temperature below its melting point is heated by inductively generated alternating current in it, in which further the reaction gas so is composed that the curve of the deposition rate as a function of the temperature the carrier surface has a pronounced maximum, characterized in that that the temperature of the support surface is higher than that belonging to the maximum of the curve Temperature is set so that in the falling area of the temperature-deposition rate curve is being worked on. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgas ein Gemisch von reinem Wasserstoff und einer reinen — gegebenenfalls wasserstoffhaltigen — Halogenverbindung des darzustellenden halbleitenden Elements verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas is a mixture of pure hydrogen and a pure - optionally hydrogen-containing - halogen compound of the semiconducting element to be represented is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Abscheidung von Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von SiCl₄ bzw. SiHCl₃ als Silicium liefernde gasförmige Verbindung der Gehalt des Reaktionsgases an SiCl₄ bzw. SiHCl₃ nicht höher als 5 Molprozent SiCl₄ bzw. SiHCl₃ eingestellt wird.3. The method according to claim 1 or 2 for the deposition of silicon, characterized in that when using SiCl ₄ or SiHCl ₃ as a silicon-supplying gaseous compound, the content of the reaction gas of SiCl ₄ or SiHCl _{3 is} not higher than 5 mol percent SiCl ₄ or SiHCl _{3 is} set. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas aus 98 Molprozent Wasserstoff und 2 Molprozent SiCl₄ bzw. SiHCl₃ besteht und die Abscheidetemperatur Ta auf die Trägeroberfiäche auf einen oberhalb HOO⁰C, insbesondere oberhalb 1150⁰C, liegenden Wert, vorzugsweise bei 1250⁰C, eingestellt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reaction gas consists of 98 mol percent hydrogen and 2 mol percent SiCl ₄ or SiHCl ₃ and the deposition temperature Ta on the support surface is above HOO ⁰ C, in particular above 1150 ⁰ C. , lying value, preferably at 1250 ⁰ C, is set. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings