DE1769275C3 - Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat - Google Patents
Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem SubstratInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat mit
einer dem Silicium ähnlichen Kristallstruktur, wobei der Siliciumqucllkörper einer Oberfläche des Substrats
dicht gegenüber gestellt wird, die Quelle und das Substrat in einer Joddampf-Atmosphäre auf eine
Temperatur zwischen 800 und 1400°C erhitzt werden
und dabei das Substrat auf einer höheren Temperatur als die Quelle gehalten wird.
Einkristallincs Silicium wird schon seit geraumer Zeit für eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen verwendet. Wegen der immer größeren Verbreitung von
integrierten Schaltungen ist zu erwarten, daß der Bedarf an einkristallinem Silicium noch größer wird. Dieses
Material ist jedoch insbesondere wegen der hohen Herstellungskosten sehr teuer, so daß ein großes
Interesse daran besteht, die bekannten Herstellungsverfahren zu verbessern und dadurch die Herstellungskosten des zur Halbleiterfabrikation verwendeten Süiciums herabzusetzen.
Es sind schon verschiedene Versuche gemacht worden, kostensparende Verfahren zum Herstellen von
einkristaliinem Silicium zu entwickeln, bei denen man sich insbesondere der epitaktischen Abscheidung von
Silicium mit Hilfe von Jod als Transportgas bedient
to Derartige Verfahren sind in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: 1. Zeitschrift für anorganische
und allgemeine Chemie, Seite 279, Juli 1951 von Schäfer und Morcher. 2. IBM-Journal, Band 4,
Seite 288 (1960) von W e y d a et al. 3. Journal of Applied
is Physics, Band 35, Seite 3l5 (1964) von Li eth et al. 4.
Ji-urnal of Electrochemical Society, Band 112, Seite 710
(1965) von M ay. 5. US-PS 33 16 130 (1967) von Dash et al.
gas ist bisher jedoch nur beschränkt nützlich gewesen und hat sich als Herstellungsverfahren niemals voll
durchgesetzt Der Hauptgrund hierfür ist darin zu sehen, daß bei allen bekanntgewordenen Verfahren maximale
Wachstumsgeschwindigkeiten nur bei Joddrucken im
Bereich von 2 bis 5 Torr (mm Hg) erreicht werden
können. Weiterhin ist bekannt, daß die Wachstumsgeschwindigkeiten außerhalb dieses Druckbereiches abnehmen und schließlich durch den Nullpunkt gehen, d. h.,
die Richtung des Transports dreht sich um,' Und das
Silicium wird vom heißeren zum kälteren Körper
übertragen. Schließlich hat sich ergeben, daß die maximale Wachstumsgeschwindigkeit, die man mit
derartigen Verfahren erreichen kann, etwa 10 Mikron pro Minute beträgt. Man ist daher zu der Ansicht
gelangt, daß man bei der Verwendung von Jod als Transportgas nicht die hohen Transportgeschwindigkeiten erreichen kann, die zur Herstellung von
einkristallinem Silicium notwendig sind, und hat daher andere Verfahren zur Herstellung von Silicium ange
wendet.
Es ist bereits nach der US-PS 33 16 130 ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem
Joddampfdrucke von 0,5 bis 5 Torr verwendet werden, um eine Umkehr des Materialtransportes vom Substrat
zurück zur Quelle zu vermeiden. Dabei werden höhere Joddampfdrucke auch deshalb vermieden, um eine
qualitativ brauchbare und versetzungsfreie Kristalloberfläche zu erzeugen.
zugrunde, ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium unter Verwendung von Jod als Transportgas anzugeben, bei dem sich größere Abrcheidungsgescbwindigkeiten als mit bekannten Verfahren erzielen
lassen, und bei dem die Qualität der erfindungsgemäß
erzeugten Kristalle sehr hoch ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß (a) der Joddampfdruck bei einer Siliciumkörpertemperatur von
mehr als 1170°C auf mindestens 10 Torr, (b) bei einer
Substrattemperatur von weniger als 11700C auf mehr
als 5 Torr, (c) und bei einer Siliciumkörpertemperatur gleich oder kleiner als 11700C und bei einer
Substrattemperatur größer oder gleich 11700C auf mehr als 5 Torr eingestellt wird.
Anmelderin herausgefunden, daß die Quelle hinreichend kühl und das Substrat hinreichend heiß sein müssen,
damit der Aufbau und Abbau von Siliciumjodid mit ausreichend hohen Geschwindigkeiten erfolgen. Die
Anmelderin hat insbesondere herausgefunden, daß der Joddampfdruck einen vorgegebenen Minimalwert besitzen
muß, sofern die Quellentemperatur zu groß ist bzw. daß der Joddampfdruck einen anderen Minimalwert
besitzen muß, sofern die Substraitemperatur zu gering ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die
Jodidbildung bei kleinen Temperaturen am größten ist und bei Quellentemperaturen von mehr als 11700C
wesentlich abnimmt, und daß der Abbau der Jodide bei hohen Temperuuren am größten ist und bei Substrattemperaturen
von kleiner oder gleich 117O0C stark
abnimmt
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß bei gleichbleibender Kristallqualität Abscheidungsgeschwindigkeiten
erreicht werden können, die um mindestens eine Größenordnung größer als die bisher
erreichbaren Abscheidungsgeschwindigkeiten sind.
Wird der Joddampfdruck an den Stellen unterschiedlicher Temperatur entsprechend der erfindungsgemäßen
Lehre der dort herrschenden Temperatur angepaßt, um im wesentlichen gleiche Auf- und Abbaugeschwindigkcitcn
für den Jodidauf- und -abbau zu erzielen, so ergeben sich die erfindungsgemäßen hohen Abscheidgeschwindigkeiten
des Siliciums.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß Untersuchungen über die Verwendung von Jod als Transportgas
schon seit längerer Zeit angestellt wurden. So wird beispielsweise in dem Journal of Applied Physics 35
(1964), Seiten 315, 316 auf eine ganz spezielle Anordnung mehrerer (insgesamt 4) Siliciumkörper
verwiesen, und es wird im Bereich dieser Siliciumkörper bei undeutlich angegebenem Temperaturverlauf unter
Verwendung von Jod als Transportgas untersucht, auf welchen der Siliciumkörper eine epitaktische Siliciumabscheidung
überhaupt stattfindet. Es läßt sich also der Entgegenhaltung nicht entnehmen, auf welche Temperaturen
die einzelnen Siliciumkörper aufgeheizt waren. Der Einfluß von Temperatur und Joddampfdruck auf die
Erzeugung und den Abbau der Jodide, aus denen schließlich das Silicium epitaktisch ausgeschieden wird,
war nach diener Entgegenhaltung nicht bekannt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteranspriiche
gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend an Hand der Zeichnungen
beschrieben. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Gerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet
werden kann,
F i g. 2 bis 5 grafische Darstellungen der Wachstumsraten in Abhängigkeit voll verschiedenen Parametern.
Das in der Fig. 1 dargestellte Gerät enthält ein Reaktionsgefäß 10, das aus irgendeinem geeigneten
hitzebeständigen Material wie Quarz besteht und in dem die Siliciumabscheidung stattfindet. Das Reaktionsgefäß 10 ist mittels eines Stopfens 11 und eines
O-förmigen Dichtungsrings 12 verschlossen, wobei der Stöpsel eine Bohrung aufweist, durch die der innenraum
des Gefäßes über ein Ventil 13 mit einer Evakuierungsanlage und über ein Ventil 14 mit einer Quelle für den
Joddampf verbunden ist. Die Quelle für den Joddampf besteht aus Jodkristallen 15 in einem Gefäß 16, dem die
zur Erzeugung von Joddampf notwendige Wärme mit Hilfe eines Wasserbades 17, einer Widerstandsheizung
18 und einer Batterie 19 zugeführt wird. Die Transportröhre, durch die der Joddampf zum Reaktionsgefäß
10 geleitet wird, kann auf bekannte Weise durch nicht gezeigte Einrichtungen wie Heizwicklungen
erwärmt werden, damit eine Kondensation des |oddampfes vermieden wird.
Innerhalb des Reaktionsgefcßes 10 liegt ein Substrat
21 auf einer Grundschicht 20 aus zerkleinertem Quarz,
■5 die dazu dient, eine Berührung zwischen dem Substrat
und der Wand des Reaktionsgefäßes beim Erhitzen des Substrats zu vermeiden. Ein als Quelle vorgesehener
Körper 22 dient zum Übertragen des zur epitaktischen Abscheidung verwendeten Siliciums. Der Körper 22
ίο kann beispielsweise auf Quarzstützen 23 angeordnet
sein, die auf der Grundschicht 20 aufliegen.
Das Substrat 21 besteht aus irgendeinem einkristallinen Material, auf dem das Silicium epitaktisch
abgeschieden werden soll. Im allgemeinen wird dieses Substrat aus Silicium bestehen, im Bedarfsfall können
jedoch auch andere Materialien wie Germanium oder Galliumarsenid verwendet werden, die die gleiche
kristallographische Struktur wie Silicium aufweisen. Die geometrische Struktur des Substrats 21 ist beliebig, die
Oberfläche des Substrats kann zur selektiven Abscheidung mit einer Maske versehen se; . Wenn Siliciumscneiben
hergestellt werden sollen, können zylindrische Scheiben mit einem Durchmesser von 1 bis 5 cm und
einer Dicke von einigen Millimetern oder weniger verwendet werden. Die Oberfläche des Substrats ist
vorzugsweise koplanar mit einer der kristallographischen Ebenen des Materials. Der als Quelle verwendete
Körper 22 besteht aus einem geeigneten Silicium, das übertragen und abgeschieden werden soll. Es kann sich
um einen polykristallinen oder einkriuallinen Körper
handeln, der in geeigneter Weise mit Verunreinigungen dotiert sein kann, damit die Leitfähigkeit der epitaktisch
niedergeschlagenen Schicht von der vorgewählten Art und Größe ist. Der als Quelle verwendete Körper und
das Substrat werden in einem geeigneten Abstand, beispielsweise von 0,1 bis 10 mm, gegenübergestellt. Bei
einem kleineren Abstand können die Körper miteinander verschweißen, während bei einem größeren
Abstand die Transportgeschwindigkeiten begrenzt sind, weil in diesem Fall die Jodide nicht durch das Jod zum
Substrat diffundieren können.
Das durch das Ventil 13 evakuierbare Reaktionsgefäß 10 ist von einem Ofen 24 und Induktionsspulen 25 und 26
umgeben. Beim Betrieb dient der Oftn 24, der beispielsweise ein Graphitheizer sein kann, zum
Erwärmen des als Quelle verwendeten Körpers und des Substrats auf eine Temperatur von einigen hundert
Grad, während anschließend die Induktionsspulen 25 und 26 dazu verwendet werden, den als Quelle
verwendeten Körper und das Substrat elektrisch auf die erwünschten Transporttemperaturen zu erhitzen. Wenn
die erwünschten Temperaturen erreicht sind, wird das Ventil 13 geschlossen und das Ventil 14 geöffnet, so daß
der (oddampf in das Reaktionsgefäß einströmt und das
Silicium vom als Quelle verwendeten Körper zum Substrat transportiert wird. Es wird angenommen, daß
bei der Transportreaktion der Joddampf mit dem auf der niedrigeren Temperatur befindlichen, als Quelle
verwendeten Körper 22 in Berührung kommt und sich ho mit dessen Moleuülen unter Bildung von einem oder
mehreren Siliciumjodiden verbindet. Die sich ergebende Verbindung diffundiert dann schnell zur angreizenden
Oberfläche des Substrats 21, wo sie durv:h die höhere Temperatur des Substrats unter Freigabe von Jod
t>5 zersetzt wird, so daß dieses zu dem als Quelle
verwendeten Körper zurückkehren kann und erneut zum Transport zur Verfügung steht. Wenn das Substrat
21 eine ähnliche kristallographische Struktur wie
Silicium aufweist, dann wächst das aus der Jodverbindung
befreite Silicium epitaktisch auf. Es hat sich herausgestellt, daß bei Anwendung eines solchen
Verfahrens im Substrat die erwünschten Verunreinigungskonzentrationen
mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, wenn man den als Quelle verwendeten Körper in geeigneter Weise dotiert.
Nachdem auf dem Substrat eine Schicht mit der erwünschten Dicke entstanden ist, kann der als Quelle
verwendete Körper 22 durch einen anderen Körper mit einer anderen Verunreinigungskonzentration ersetzt
werden, damit eine weitere Schicht mit unterschiedlicher
I r!ti;;h:gkeit abgeschieden wird. Andererseits
kann das Substrat 21 zusammen mit der aufgewachsenen Schicht auch den in der llalbleitertechnik üblichen
weiteren Verfahrensschritten unterworfen werden.
Die Erfindung betrifft ein epitaktisches Verfahren, mittels dem in direktem Widerspruch zur herrschenden
I.ehre das Silicium auf dem Substrat mit Gesrhwindiekeilcn
abgeschieden werden kann, welche eine wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens bei der fabrikatorischen
Herstellung zulassen und zwar innerhalb von joddampfdruck- und Temperaturbereichen für den als
Quelle verwendeten Körper und das Substrat, die nach dem bisherigen Stand der Technik nur zu kleinen
AbsLheidungsgeschwindigkeitcn oder sogar zu Transporlrcaktionen
in entgegengesetzter Richtung führen soilien. Die bisherigen Bemühungen konnten deshalb
nicht /um F.rfolg führen, da sie von der iaischlichen
Annahme ausgingen, daß die Transportreaktion innerhalb eines Gleichgewichtssystems aus Jod und Silicium
abläuft. Im Gegensat/ dazu hat sich jedoch ergeben, daß
die lodquelle derart beschaffen sein muß. daß ihr Dampfdruck konstant auf einem hohen Wert bleibt,
damit sichergestellt ist. daß kontinuierlich so viel )od zugeführt wird, wie in der Transport/one verbraucht
werden kann. Die Vorschrift, nach der die erfindungsgemäßen Temperaturbereiche ermittelt werden können,
ergibt sich aus den F i g. 2 bis 5. Eine Kurve A der Γ i g. 2 zeigt die Änderung der Abscheidungsgeschwindigkeit in
Abhängigkeit von der Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers bei konstantem Joddampfdruck
und bei konstanter Substrattemperatur. Obwohl die Steigung dieser Kurve bzw. die Abscheidungsgeschwindigkeit
auch von der Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Substrat abhängt, ergibt sich aus der Kurve
A, daß die Jodidbildung bei niedrigen Temperaturen am höchsten ist und wesentlich abnimmt, wenn die
Temperaturen am höchsten ist und wesentlich abnimmt, wenn die Temperatur des als Quelle verwendeten
Körpers auf mehr als 1170=C erhöht wird. In ähnlicher
Weise zeigt eine Kurve B die Änderung der Abscheidungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der
Substrattemperatur bei konstantem Joddampfdruck und bei konstanter Temperatur des als Quelle verwendeten
Körpers. Aus dieser Kurve ergibt sich eine ähnliche Abhängigkeit mit umgekehrtem Vorzeichen, d. h., die
Abscheidung des Siliciums aufgrund der Zersetzung des Jodids ist bei hohen Temperaturen am größten und
nimmt stark ab, wenn die Substrattemperatur unter 1170" C sinkt.
In den Fig. 3, 4 und 5 ist der Einfluß dieser Zusammenhänge auf den Abscheidungsprozeß dargestellt.
Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Kurven zeigen die Abhängigkeit der Abscheidungsgeschwindigkeil
in Mikrons pro Minute vom Logarithmus des loddampfdrucks bei verschiedenen Temperaturen für
den als Quelle verwendeten Körper und das Substrat.
Die Fig. 3 zeigt eine Gruppe von Kurven mit einer Temperalurdiffercnz von 50"C. Die Fig. 4 zeigt eine
Gruppe von Kurven mit einer Temperaturdifferenz vor 1000C und die F i g. 5 eine Gruppe von Kurven mit einer
', Temperaturdifferenz von 300"C.
Alle Kurven in den F i g. 3 bis 5 sind innerhalb des für Silicium interessanten Temperaturbereiches, nämlich
zwischen 800 und 1400"C aufgenommen worden
Unterhalb von 8000C werden die Jodide nicht schnell genug gebildet, während oberhalb von 14000C das
Silicium schmilzt. Beim Betrachten der Änderungen innerhalb jeder Kurvengruppe zeigt sich, daß die
Abscheiclurigsgeschwindigkcit/Druck-Kurvcn bei niedrigen
Temperaturen die einer leicht gekrümmt Linie
γι mit nur einem kleinen Maximum und im mittleren
Temperaturbereich die Form einer höher liegenden Kurve mit einem schärferen Maximum aufweisen
während sich bei hohen Temperaturen schließ!!- h
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in I lohe liegen, aber stetig ansteigen. Dies liegt daran, daß
bei geringeren Temperaturen, insbesondere bei den Kurven der F i g. 3, der als Quelle verwendete Körper
sich auf einer ausreichend niedrigen Temperatur befindet, bei der die Ri'dung von Siliciumjodiden
j-, möglich ist. Wenn sich das Substrat jedoch nicht auf
einer ausreichend hohen Temperatur befindet, die sich aus der Kurve B nach F i g. 2 bestimmen läßt, dann ist
die Zerfvtzungsgeschwindigkcil der Jodide nicht groß
genug, so daß man keine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit erhält. Um eine für fabrikmäßig geeignete
Verfahren optimale Abscheidunjsgesrhwindigkeit zu
erhalten, sollte die Stibstrattempeiatur oberhalb von
11700C gehalten werden, wie es die Tieftemperaturkurven
nach der F i g. 5 zeigen. Wenn die Substrattempera-
)") tür nicht oberhalb von 1170"C liegt, dann muß der
Joddampfdruck mindestens 5 Torr betragen, wenn man eine ausreichende Geschwindigkeit erhalten möchte. In
der Fig. 3 sind beispielsweise Kurven dargestellt, in denen die Substrattemperatur nacheinander 970, 1020.
1070, 1120 und 1170"C beträgt. In allen diesen Fällen ist
die Gesamtabscheidungsgeschwindigkeit des Systems wegen der relativ geringen Substrattemperatur und der
dadurch bedingten relativ kleinen Zersetzungsgeschwindigkeit der Jodide begrenzt. Oberhalb von
117O0C ist dagegen die Zersetzungsgeschwindigkeit
wesentlich größer. Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, ist insbesondere bei allen außer den geringsten Temperaturen
des als Quelle verwendeten Körpers die Zersetzungsgeschwindigkeit am Substrat größer als die
Jodidbildungsgeschwindigkeit an dem als Quelle verwendeten Körper. Die Wirkung hiervon läßt siel, aus
denjenigen Kurven der Fig.4 und 5 entnehmen, bei denen die Substrattemperatur oberhalb von 1170°C
liegt. Wenn man die Änderungen im Kurvenverlauf betrachtet, die sich ergeben, wenn man die Temperatur
vom hohen Ende des Temperaturbereiches her erniedrigt, und wenn man die für die höheren Temperaturen
aufgenommenen Kurven der Fig.3 bis 5 miteinander
vergleicht, dann ergibt sich nämlich, daß, wenn man den
als Quelle verwendeten Körper auf einer höheren Temperatur als 11700C hält, die Bildung von Jodiden
weniger wahrscheinlich ist und sich eine kleine Transportgeschwindigkeit ergibt, wenn nicht zum
Antreiben der Reaktion genügend Jod zugeführt wird.
Dies zeigt sich insbesondere an den Kurven der F i g. 3, denn die hohe Abscheidungsgeschwindigkeit die man
bei kleinen Joddrucken im Falle der 1170- 1220°C-Kurve
erhält, ist wesentlich kleiner, wenn man auf die
1220- 1270°C-Kurve übergeht. Durch Vergleich dieser
Änderung mit den Kurven der F i g. 2 ergibt sich, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit der Fig.3 bei einem
gegebenen Joddruck deswegen kleiner wird, weil die Reaktionsgeschwindigkeit an dem als Quelle verwendeten Körper derart stark abnimmt, daß diese Reaktion
der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Transportre&A/ion wird.
Zusammengefaßt beruht somit die Erfindung auf der Entdeckung, daß der Transportvorgang mit Hilfe von
Jod nicht nur zu einer guten epitaktischen Abscheidung in der Richtung von kalt zu warm, sondern auch im
Vergleich zu den besten bisher bekanntgewordenen Verfahren zu wesentlich höheren Abscheidungsgeschwindigkeiten führt, und zwar sowohl bei Joddampfdrucken und Quellen- bzw. Substrattemperaturen, bei
denen sich nach der bisher herrschenden Meinung nur kleine Abscheidungsgeschwindigkeiten in der Richtung
Drucken und Temperaturen, bei denen bisher ein Ί ransportvorgang in umgekehrter Richtung erwartet
wurde. Innerhalb dieses angegebenen Bereiches werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn der als Quelle
verwendete Körper ausreichend kalt und das Substrat ausreichend heiß ist, so daß die Bildung und die
Zersetzung der Siliciumjodide bei vergleichbaren Geschwindigkeiten stattfindet. Außerdem muß der
Joddampfdruck innerhalb des nach der herrschenden Meinung ausgeschlossenen Bereiches einen gegebenen
Mindestwert aufweisen, wenn die Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers zu hoch ist bzw. einen
anderen Mindestwert aufweisen, wenn die Substrattemperatur zu klein ist. Diese allgemeine Vorschrift läßt sich
zu der Lehre zusammenfassen, daß der Joddampfdruck bei einer Quellentemperatur von mehr als 1170° C auf
mindestens 10 Torr, bei einer Substrattemperatur von weniger als 1170"C auf mindestens 5 Torr und in allen
anderen Fällen auf mehr als 5 Torr eingestellt wird. Bevorzugt beträgt die Quellentemperatur weniger als
1120° C und die Substrattemperatur mehr als 1220° C.
Im folgenden werden einige konkrete Ausführungsbeispiele angegeben.
Mit Hilfe des Gerätes nach Fig. 1 wird auf einem einkristallinen Siliciumsubstrat Silicium abgeschieden.
Bei einem Abstand von 1 mm zwischen den beiden Scheiben beträgt der Joddampfdruck 15 Torr. Die
Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers beträgt 1020" C und die des Substrats 1070° C. Es findet
ein Transport vom kälteren Körper zum wärmeren
Substrat statt, und auf dem Substrat bildet sich in einer
Minute eine 11 Mikrons dicke Schicht.
Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Substrattemperatur
1120°C beträgt. In einer Minute bildet sich eine 14 Mikrons dicke Schicht.
Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Substrattemperatur
1320°C beträgt. In einer Minute bildet sich eine 20 Mikrons dicke Schicht.
Es wird das Verfahren nach Beispiel 3 mit dem Unterschied durchgeführt, daß der Joddampfdruck 100
Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Temperatur des als
Quelle verwendeten Körpers HOO0C, die Substrattemperatur 1200° C und der Joddruck 10 Torr beträgt. Die
Abscheidungsgeschwindigkeit beträgt 15 Mikrons pro Minute.
Das Beispiel 5 wird mit dem Unterschied durchgeführt, daß der Abstand zwischen den beiden Scheiben
2 mm beträgt. Die Abscheidungsgeschwindigkeit beträgt dabei 13 Mikrons pro Minute.
Weitere Daten für die epitaxiale Abscheidung von Silicium auf einem geeigneten Substrat ergeben sich aus
den Fig.3 bis 5, da sich diese und die Fig.2 aus
Versuchen ergeben haben, denen das erfindungsgemäße Verfahren zugrunde lag.
Die besondere Eigenart des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß in direktem Gegensatz zu
der herrschenden Meinung und den bisher bekanntgewordenen Meßergebnissen gerade diejenigen Druck-
und Temperaturbereiche angewendet werden, die
bisher durch den Stind der Technik ausgeschlossen
waren. Im Gegensatz zu der bestehenden Lehre läßt sich dieser Bereich nicht nur auch anwenden, sondern
erweist sich gerade als derjenige Bereich, in welchem man maximale und für eine fabrikmäßige Herstellung
geeignete Abscheidungsgeschwindigkeiten erhält.
Claims (8)
1. Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat mit einer dem Silicium
ähnlichen Kristallstruktur, wobei der Siliciumquellkörper einer Oberfläche des Substrats dicht
gegenübergestellt wird, die Quelle und das Substrat in einer Joddampfatmosphäre auf eine Temperatur
zwischen 800 und 1400"C erhitzt werden, und dabei das Substrat auf einer höheren Temperatur als die
Quelle gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der Joddampfdruck bei einer
Siliciumkörpertemperatur von mehr als 11700C auf
mindestens 10 Torr, (b) bei einer Substrattemperatur
von weniger als 11700C auf mehr als 5 Torr, (c) und
bei einer Siliciumkörpertemperatur gleich oder kleiner als 1170° C und bei einer Substrattemperatur
größer oder gleich H 70° C auf mehr als 5 Torr
eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des als Quelle
eingesetzten Siliciumkörpers auf 900 bis 11000C, die
Temperatur des Substrates auf 1000 bis 1300° C und
den Joddampfdruck auf 5 bis 50 Torr einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch J1 dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Siliciumkörpertemperatur
von weniger als 1100°C und einer Substrattemperatur von mehr als 120Ci0C der Joddampfdruck auf
mehr als 10 Torr eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß ■'Me Differenz zwischen der Siliciumkörpertemperatur und der Substrattemperatur auf
mindestens 100° C gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspn»ch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man den Abstand zwischen dem als
Quelle verwendeten Siliciumkörper und dem Substrat auf 0,1 bis 10 mm einstellt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat einen
einkristallinen Siliciumkörper einsetzt.
7.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat einen einkristallinen Germaniumkörper einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man so viel Joddampf
zuführt, daß der Dampfdruck während des gesamten Abscheidungsprozesses konstant bleibt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US63691167A | 1967-05-08 | 1967-05-08 |
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---|---|
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DE1769275B2 DE1769275B2 (de) | 1978-06-08 |
DE1769275C3 true DE1769275C3 (de) | 1979-02-01 |
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ID=24553853
Family Applications (1)
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FR (1) | FR1565212A (de) |
GB (1) | GB1238391A (de) |
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1968
- 1968-04-23 GB GB1238391D patent/GB1238391A/en not_active Expired
- 1968-04-30 DE DE19681769275 patent/DE1769275C3/de not_active Expired
- 1968-05-08 FR FR1565212D patent/FR1565212A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1565212A (de) | 1969-04-25 |
DE1769275B2 (de) | 1978-06-08 |
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