DE1913676A1 - Verfahren zum Abscheiden von Schichten aus halbleitendem bzw. isolierendem Material aus einem stroemenden Reaktionsgas auf erhitzte Halbleiterkristalle bzw. zum Dotieren solcher Kristalle aus einem stroemenden dotierenden Gas - Google Patents

Verfahren zum Abscheiden von Schichten aus halbleitendem bzw. isolierendem Material aus einem stroemenden Reaktionsgas auf erhitzte Halbleiterkristalle bzw. zum Dotieren solcher Kristalle aus einem stroemenden dotierenden Gas

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Description

Verfahren zum Abscheiden von Schichten aus halbleitenclern bzw. isolierendem Material aus einem strömenden Reaktions gas auf erhitzte Halbleiterkristalle bnw. sum Dotieren solcher Kristalle aus einem strömenden dotierenden Gas
Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zum Abscheiden von Schichten aus halbleitendem bzw. isolierendem Material aus einem strömenden Reaktionsgas auf erhitzte Halbleiterkristalle bzv/. zum Dotieren solcher Kristalle aus einem strömenden dotierenden Gas, bei dem durchwegs konstante oder nur stufenweise geänderte Betriebsbedingungen angewendet werden.
Bei der Abscheidung epitaktischer Halbleiterschichten auf einkristallinen Halbleiterscheiben oder bad. der pyrolytischen Abscheidung von Siliciumoxid- und/oder Siliciumnitridschichten aus der Gasphase auf solchen Kristallen ist ea schwierig, gleichmäßige Schichtstärken, insbesondere bei gleichzeitiger Beschichtung einer größeren Anzahl von Halbleiterscheiben, zu erreichen. Es tritt nämlich Erschöpfung des Reaktionsgases an aktiven Substanzen auf, dem man bisher durch Erzeugung einer turbulonten Strömung des Reaktionsgases und der hieraus resultierenden Durehnischung von verbrauchtem mit neuem Gas Rechnung zu tragen versuchte. Dann benötigt man aber Prallkörper oder bewegte Rührflügel oder bewegte Gaszui'ührungsdüsen. Alle derartigen Mittel bedingen zusätzliche, insbesondere bewegte Körper im Reaktionsgefüß, mit doncn da;; Reaktion?"-gas in besonders intensive Berührung gelangt. Dies bedeutet eine erhöhte Verunreinigungsgefahr der abgeschiedenen Schichten und eine Vermehrung von Möglichkeiten au unerwünschten Abscheidungen im Reaktionsgofaß.
9/493/994 Stg/Schm
009839/180 4
BAD OBfGINAL
Es ist Aufgabe der ^rfindnng. lie durcl^ Verarmung des Reaktionsgases an aktiven KoEiponaircen bedingte Ungleichheit der Abscheidung mit möglichst einfachen Mitteln au verhindern,
Aus diesem Grund ist das erfinäungsgeraäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Arbeitsphasen mit konstant gehaltenen Betriebsbedingungen derai't durchgeführt werden, daß das Reaktionsgas während dex" Hälfte der jeweils dafür erforderlichen Zeit von der einen Seite, während der anderen Hälfte von der entgegengesetzten Seite über die zu behandelnden Halbleiterkristalle etwa W tangential geführt wird.
Das Verfahren kann auch derart verfeinert werden, daß der Betrieb mit mehrmals wechselnder Strömungsrichtung während der einzelnen der oben definierten Arbeitsphasen erfolgt. Im übrigen wird darauf aufmerksam gemacht, daß der Begriff "konstant gehaltene Betriebsparametex^" im strengen Sinn aufzufassen ist und sich daher auf die Konstanthaltung aller das erzielte Ergebnis beeinflussende Betriebsparameter bezieht. Hier sind vor allem Temperaturverhältnisse, Lage der zu behandelnden Scheiben im Reaktionsgefäß und die Zusammensetzung und Geschwindigkeit" des Reaktionsgases zu nennen.
Die technische Durchführung der einzelnen, der Abscheidung von anorganischen Schichten aus Halbleiterober flächen bzw, zum Dotieren von Halbleiterkristallen aus der Gasphase dienende Maßnahmen sind an sich bekannt und brauchen auch hier nicht näher beschrieben zu "werden, Pur die Durchführung der Erfindung ist es lediglich notwendig, daß dor betreffende Prosaß entweder während der ganzen aufzuwendenden Seitdaüor nit konstant gehaltenen Betriebsbedingungen erfolgt odor daß sich der Prozeß aus einzelnen Schritten suaarasiensatst, die mit konstant gehaltenen, aber voneinander alsv/eö-chenden Bedingungen durchge-
'" "' 009839/1804
9/493/994 Stg/Sclitt: 0OBq- mi
■ - 3 -
führt; "'ST^ue^ '!?iVr ·ίΐθ Ένϊΐ.^Λ'ΐτ^ ist nun "'""rg-oelic.Ti-. faS .leder silt konstanten 'Bedingungen durchgeführte Schritt mit wechselnder Strömungsrichtung des Realrtion8ga.ses durchgeführt v/ird, nie sie oben beschrieben ist. Im allgemeinen genügt dabei, wenn während der ersten Hälfte- der für jeden dieser Schritte erforderlichen Zeitperioden das Reakticnsgas von der einen Richtung, während der zweiten HLLIfte τοπ der entgegengesetzten Richtung geführt v/ird. !Doch ist es, wie oben bereits erwähnt, mitunter zweckmäßig, die Ströinungsrichtung während einzelner Phasen mehrmals wechseln zu lassen. Dabei muß jedoch darauf geachtet v/erden, daß die Gesamtzeiten, mit denen das G-as von den verschiedenen Richtungen über die zu behandelnden Halbleiterscheiben geführt v/ird, sowohl während jeder einzelnen Artoeitnstufe als auch für das gesarate Yerfahren einander gloicli sind -
Zur Durchführung genügt die in der Zeichnung dargestellte Apparatur. Zu behandelnde Halbleiter scheiben'] wer den durch Kontakt rait einer induktiv beheizten Heizplatte 2 aus elektrisch leitenden, thermisch und chemisch hochbeständigem Material auf die erforderliche Behandlungstemperatur erhitzt. Beispielsweise besteht die Heizplatte aus einem Graphitkörper, der an seiner Oberfläche lückenlos mit reinem SiC oder reinem Silicium überzogen ist. Die Heizplatte 2 mit den zu behandelnden Halbleiterscheiben int im Inneren eines aus Quarz bestehenden' Reaktionsrohres angeordnet. Dieses Rohr ist an jedem seiner Enden mit einem Gaszufüliruiigsrolir 4 bzw. 5 verseilen. Außerdem ist das Bohr am Ort des Heizers 2 von einer Induktionsspule 6 konzentrisch umgeben. PUr die Gaszufuhr ist ein sieh gabelndes Rolar 7 vorgesehen, dessen Gabelseitenüber je einen Gashahn H-, bzw. Hp zu je einer ßaszuführung 4 bzw. 5 zum Reaktionsrohr führen. Diese Gassufünrungein sind im Reaktionsrohr so angebracht, daß aus innen strömendes Gas in Gegenrichtung etwa tangential über die zu behandelnden
PA 9/493/994 Stg/Scim 08S839/ 1304 - 4 -
BAD ORIGINAL
Halbleiterscheiben 1 strömt. Im Beispielsfalle sind die beiden Zuführungen an den Enden des Reaktionsrohres 3 angebracht.
Jede der beiden GasZuführungen 4 und 5 ist nicht nur mit der gemeinsamen Gaszuführung 7, sondern auch über je ein weiteres Rohr nebst zugehörigem Gashahn H^ bzw. EL mit einem Absug verbunden. Es wird deshalb verständlich, daß man mit dieser Anordnung das Reaktionsgas alternativ sowohl in Richtung von der Zuleitung 4 zur Zuleitung 5 (die dann als Ableitung dient) als auch umgekehrt führen kann. I.lan braucht hierzu wahlweise nur von den jeder der beiden Zuführungen 4 bzw. 5 zugeordneten Paaren von Gashähnen " jeweils einen offen und den anderen geschlossen zu halten, derart, daßrbeim einen Hahnpaar I1H-,, H,, bzw. Hp5 H.) der zum Abzug? beim anderen der zur gemeinsamen Gaszufuhr 7 offen ist.
2 Patentansprüche
1 Figur
PA 9/493/994 Stg/Schm 0 0 9 8 3 9/1804

Claims (2)

P a_t e_n_t_a_n_s_p_r ü c h e
1. Verfahren zum Abscheiden von Schichten aus halbleitendem bzw. isolierendem Material aus einem strömenden
Reaktionsgas auf erhitzte Halbleiterkristalle bzw. zum Dotieren solcher Kristalle aus einem strömenden dotierenden Gas, bei dem durchwegs konstante oder nur stufenweise geänderte Betriebsbedingungen angewendet v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Arbeitsphasen mit konstant gehaltenen Betriebsbedingungen derart durchgeführt v/erden, daß das Beaktionsgas während der Hälfte der jeweils^Jiierzu erforderlichen Zeit von der einen Seite, während der anderen Plälfte von der entgegengesetzten Seite über die' zu behandelnden Halbleiterkristalle etwa tangential geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb während der einzelnen Phasen konstanter
Betriebsbedingungen mit mehrmals wechselnder Strömungsrichtung erfolgt.
BAD
ΡΛ 9/493/994 Stg/Schm 009839/1804
Leerseite
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