DE1544230A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von epitaxialen Filmen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von epitaxialen Filmen

Info

Publication number
DE1544230A1
DE1544230A1 DE19661544230 DE1544230A DE1544230A1 DE 1544230 A1 DE1544230 A1 DE 1544230A1 DE 19661544230 DE19661544230 DE 19661544230 DE 1544230 A DE1544230 A DE 1544230A DE 1544230 A1 DE1544230 A1 DE 1544230A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
deposition
gas
reaction
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661544230
Other languages
English (en)
Inventor
Groves Warren Olley
Burd John William
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Monsanto Co
Original Assignee
Monsanto Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Monsanto Co filed Critical Monsanto Co
Publication of DE1544230A1 publication Critical patent/DE1544230A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02395—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02543—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02546—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S118/00—Coating apparatus
    • Y10S118/90—Semiconductor vapor doping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/049—Equivalence and options
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/056—Gallium arsenide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/065—Gp III-V generic compounds-processing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/072—Heterojunctions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/935—Gas flow control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

TELEFONr 55547* 8000 MÖNCHEN 15, -. .. ■ .;u.:.je:' 1.
TELEGRAMME: KAHfATENT NUSSBAUMSTRASSE 10
I.Vl. in
: und. Vei'fai..-α.. uur H
epitaxialei; I-Ulme;.
. ie E. f".udiu.£ besier.t jich all£;aBi:. auf aie :. -»'S i; Kulbleiterrnacerisl! ea und iiisbedo^uei'e aui* ei:, verbessertes Verfar.rei. und eine Verrichtung ^Ui1 ilers^ellui.g von epi taxi ale;* Filme:: von freier. Eirikrisüallen.
"üt der E.beugung oder dem Wachser, von epitaxialen Kristallen aus einem Kalbleiter für verschiedene elektronische Anwendungszwecke ist eine groie Anzahl von Problem und Schwierigkeiten verbunden. Diese Probleme sind im allgemeinen auf den Gebieten, bei welchen ein ternäres System jur nnwendung gelangt, ernsthafter. Im allgemeinen muß die Herstellung von Halbleitereinrichtungen unter sorgfältigst geregelten Bedingungen
001812/1379 bad original
15U230
■-•uxrefur.rr; .-.e.'dei.. I/;.o .'.us:.^ j des K; 1Iube.Uv.a ü-»jLurriij ma.. j--e..:-.u : e.-e,;el^ ,.ei-ut.-.. uni ejx1 gev.änü ^.^e ui.a ^IeI j..i'ürin ep'*,i.xi-:le .: -hi :\,z ..u rev;il:..-leister:. .-.u. e.-ue:.i ::::ίοΰβχ. .le .MHi".'.: oiAi .oilr-e:.r,ei'.,uöar:u,:ex. ot^uhtj Uia« ule .^u-.UvIUjIjcj l:..;ui.<*en SfcLilitfie.·, Vierae:., un eii.e ^Ie L .'ήΓοχ·::.!,^ ;u-.-;r: ::;ei.se ;.;ur.r de;; . iso: ,a-is·, a Ils .;u ei'Lul^eii. Ρ;:· ier. Γ.:. Ie;'.ei1 'fit ii'ö ;iCji...,.o .>■·!:... ei ^ xr. ■^■».ei-cii.^, v<ac i-.Uo.^ii^i;- : -λθ:·: ?lle:. ie:· i.'Jn ^zei. .-. ii.;4ei ; u..c ei'iV-i'de:-'., ;I.e ein . .Lr.ii.-.u:.. fc:. 7r-:iai.i' ^u^er.:len 1st au-jii eii.o ^-ex'e^elte und der -'r-istalle Toei· eir.en großer, bereich vor. izoz.^ei.'ratioi.er. i.otv;enai£-,
Die Arbeitsweise der epitaxialen Hbsji.eiaur^ für ur.'d teri.äre Cysteine uir.faiat i-nerr.ioCi- reve^-sible HeaktJox^en ir. einem Trägergas. Iv. Bereich des ^ucga-gsmaterials ist das Gleichgewicht aer .-'eTfersibler. It-^a1CtIoH (x'egion) ^egen die flüchtigeren 3estar.ateile des oystems gerichtet ur.a im Bereich der Substrate ist das Gleichgewicht zu den weniger flüchtigen Bestandteilen thermisch verscnoben. Auf diese V.'eise wird das HalbleiterirÄ'serial von dem «usgangsrnater'ialbereich weggeführt ur.d auf einem Substrat abgeschtden. Wenn das Substrat aus eine.n Sinkristall besteht, wird die gleiche kristalline Orientierung und die gleiche Periodlzität des Substrats aufrechterhalten. Diese Arbeitsweise wird praktisch sowohl in abgedichteten oder sogenannten "geschlossenen" Systemen als auch in Systemen, bei welchen ein steter
BAD ORIGINAL
008812/1379
ί:'ο;. αβ.Ί ; -{Jctiui.oOeili.eh.. ei·, τ^κ .; vj.\.u...e.. ist, a^( efähri...
)ie "I)O-1ViIe1 ο αο ehi'Leit vie.· uej^el^i^e.. . altert., für aie . '-rutellu:., vo.. epitaxlulu.. Fil:..o. , uie l.* uer
von . .".ruleav-ervwivi^. -u. ^e.. vcv.enuot wex-Je:. , :sc voi eier ü.jt-ei.Gi ./oe:. " »Tei»c. . in·-" nujuiluu..,., ·..-; hei d.;e .v-akt:!. ..soellueir ex'^ase ;i. e:.. :;.Kue eii.es .-.ea,.i> jj.· :\--'.ii£j eii.Htröne:., auvoi. da3 Α:λγ Λ.';αι;;'... ^ei.ei. ui.u vu;. ue:. e:.tr;er;ei.;"eijet.;tew 1·^. ie aes .iealct.. jj aus"«; -ete;.. ^.ie ^i-'ü:..ui.v_ ■eufhwjiiu:',"iceitt·:. i-;";1(.i aussei .1IiO. ü i.ieailj, u:. al.; l^.Y.ii.are, : tro::: be.;eichneu ;u v,eriei.. Jci.: ^i..„; 1O^e:. ii. aas .iealci;:*. .1.3 :·ο':γ tr: ffv. ias vea!:tlv.;.ateil^eü· eiva-^i. eaisch .,U1-UeI^t auf eii: Auscai-Gsrr.aterial bei elr.er vei'I.ülüi.isnä. ä:^. nzhei. T_·:-pui-atur, viobei dan Aui.\"ai gsi.iaterial ii. e:.i. i'liii.tl^eü L^lo^ei. uiiti in einer- a::aei'e_ ^lüchtit-e.; .:Odta:.ateil u:;.£,e»vai.ueli, -,.er den kann. Γ-as ilalo^enid ist in; al.L:e.v.eii.e;. e;.i. I:alo£;e:.iu der Gruppe III des-periodischen ^a~cer..s u..d der flüc:i"oiL:e }3estandteil ist im allgemeinen ein Kieme..t der Gruppe 7 des periodischen öystenis. Dieses Gemisch bewegt sich daia« i;.i,£rs des Reaktioiisrohres zu. dem Bereich der Plattensubstrate (waver substrates) bei einer verhäfctnisinäiig niedrigerei;. Temperatur. Des Reaktionsgemisch wird hinsichtlich der Menge an dem flüchtigen Halogenid der* Gruppe III und dem Bestandteil der Gruppe V gesättigt und e„ " ndet eine epitaxiale Abscheidung auf den Substratplatten oder -flächen Statt. Die Platten oder Flächen sind jedoch im allgemeinen
009812/137*
BAD
in LUiif-srJ chtuiir :.;it Bezug auf die eintretenden iteaktionsteili.eh..ergase ausgerichtet und sobald eine Abscheidung auf der ersten Gitter- oder Wellenflache (waver) irn Weg des Gases stattfindet, wira die Zusammensetzung des Gasstromes geändert. Daher ist die therinodynamische Antriebskraft der Reaktion bezüglich der nachfolgenden Gitter- oder ./ellenflächen in der stromabwärts liegenden ütelle verschieden.
Um die Änderung der Zusammensetzung bezüglich der nachfolgenden Gitter- oder Wellenflachen in dem Gasstrom zu überwinden oder zu verhindern, sollte eine Temperaturänderung in Längsrichtung des Heaktionsrohres in der Weise stattfinden, daii diejenigen Gitter- oder Wellenflächen an dem entfernten Ende des Hohres bezüglich der eintretenden Reaktionsteilnehr.iergase eine niedrigere Temperatur als die './eilen- oder Gitterflachen oder Substrate an dem näheren Ende des nohres auf v/eisen. Jedoch ist diese Art von Temperatorgradienten schwierig genau aufrechtzuerhalten und in reproduzierbarer V/eise beizubehalten, um einen Ausgleich bezüglich der verbrauchten oder erschöpften Reaktionsteilnehmer in dem Gasstrom zu schaffen. Demgemäß war die gleichförmige Wachsturasgeschwindigkeit und daher die Dickenkontrolle oder -regelung von G Aber- oder Wellenfläche zu Gitter- oder Wellenfläche schlecht. Außerdem führt
00981 2/ 1 379 _.n rtB
BAD ORIGINAL
die Änderung in der G;.u.:usaminenset<sung und bei ncheldungater.iperaturen Mit der Jubstratlage zu üehwankungen in der Zusammensetzung für terääre Le^ierungüöysteine und in der Verunreinicuii^skotizentration von GItU >r fläche .;u Gitter fläche. Demgemäß war es häufig sehr schwierig, in jedem der epitaxialen Filme die .Jusai.-iii.eneet.iung und die gewünschten Ootierurigsausrnaue beizubehalten.
Es ist daher ein Hauptzweck cxer Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung von epitaxialen Filnen auf Binkristallstrukturen. Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens der angegebenen Art, wobei die Ungleichfördiigkeit von gebräuchlichen Piln.abscheidungen durch Regelung des Kristallwachs turns", um eine gewünschte und gleichförmige epitaxiale Schicht sicherzustellen, überwunden oder vermieden wird.
Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens der angegebenen Art, wobei die Reaktionsteilnehmerzusammensetzung und die Reaktionsbedingungen stabilisiert sind, um eine gleichförmige Zusammensetzung des Mischkristalls zu erhalten, wobei außerdem eino gleichförmige und geregelte Dotierung der Kristalle über einen großen Bereich von Dotierungskonzentrationen erzielt wird· Ein weiterer besonderer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der angegebenen Art, die in technisch und wirtschaftlich vorteilhafter Weise aufgebaut
009812/1379 bad OR.Ö1NAL
werden kann sowie eines Verfahrens der abgegebenen nrt, das In einem ;;iinirnalen Ausmaß von Zeit ausgeführt werden
Die j^findung wird nachstehend anhanu der ^ näher erläuterte
Fig. 1 zeigt ein sei-krechtes J jhnittbild in oeitenar.sicht einer Vorrichtung für die Herstellung voi. epitaxlalen Filir.en ^ei.iä.) der Erfindung.
Die Fig. 2 ui.d $ sind der^crechte .,chi.ittbllder ei.tlax.g der Liniei. 2-2 und ;;-_> von B1Ig. 1.
rig. 4 zei^t ei:» serucrec:i.tes Jchr.ittbilü ÜLi.lich tier darstellung von Pig. 1 und stellt eine abgeUnuerte Ausführu-.gSior.n eir.er Vorrichtu:\£; gemäu der Erfindung dar.
?ig. 5 aeigt ir. perspektivischer Darstellung eine Plattentragküvette (waver support tray), die einen Teil der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung bildfet,
Fig. ό zeigt in perspektivischer Darstellung eine abgeänderte Form einer Plattentragküvette gemäß derErfindung. Fig. 7 zeigt ein Diagrammbild, in welchem der über die Vorrichtung gemäü der Erfindung angewendete Temperaturabfall und die Betriebsweise dargestellt sind.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, in welcher die prozentuale Abweichung von einem normalen Wert der Schichtdicke, welche bei Vorrichtungen, die gemäß den be« kannten Methoden aufgebracht sind, und bei Vorrichtungen gemäß der Erfindung erhalten wird·
009812/137Ö bad original
Pig. 9 Δβίι'Χ in graphischer jai'stellung die prasentua-Io Abweichung von eine:.; nor.Malen ./ert des ::otierungsaustnaiies bei Vorrichtungen, die gerni'u den bekauiter. Ilethodeii aufgebaut sind und Vorrichtungen, die gewä«., dei* Ei'findung aufgebaut sind.
Fig. 10 iüt ein senkrechtes .'» lmittbild, das in Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung von epitaxialei. Filmen darstellt, die gewä« dev E.'findur.c aufgebaut ist. Die Fi^. 11 und 12 zeigen senkrechte Schnittbilder entlang der Linie 11-11 bzw. 12-12 von Fig. 10.
Fig. Ip aeigt ein senkrechtes Jchnittbild ähnlich der Ansicht von Fig. IC, das eine modifizierte Ausführungsforn einer Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.
Fig. 14 zeigt einen senkrechter. Ausschnitt entlang der Linie 14-14 von Fig. 1;>.
Fig. 15 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Plattentragkiivette gemäß der Erfindung.
Fig. It zeigt ein Diagramm, in welchem der zur Anwendung gelangende Tenipaaturabfall über die Vorrichtung gemäß der Erfindung und deren Arbeitsweise dargestellt sind.
Fig. 17 zeigt in graphischer Darstellung die pDzentuale Abweichung von einem normalen Wert der Schichtdicke bei Vorrichtungen, die gemäß den bekannten Methoden aufgebaut sind und Vorrichtungen, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind.
009812/1379
BAD ORIGINAL
Pig. Io zej et in graphischer Darstellung die prozentuale Abweichung von einem normalen Wert des Dotierungsausrnaftes bei Verrichtungen, die gemäß den Üekannten Methoden aufgebaut sind und Vorrichtungen, die gernäu der Erfindung aufgebaut sind.
Ganz allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine abgeänderte Form eines offenendigen epitaxialen Abscheidungsreaktors. Der Reaktor ist in drei Kammern unterteilt, die auch als drei Temperaturzonen dienen. Für die Zwecke ge. .aß der Erfindung dient die erste Kammer allgemein als Reaktionskanmer, die zweite Kammer allgemein als Mischkammer und die dritte Kammer allgemein als Abscheidungskatnrner. Das in dem Reaktor gernäß derErfindung verwendete Reaktionsteilnehmergasgernisch kann auf irgendeinem gebräuchlichen V/'ege hergestellt werden. Gemäß einer bei der praktischen Ausführung der Erfindung bevorzugt zur Anwendung gelangenden Arbeitsweise v/ird ein Reaktionsteilnehmergas, das vorzugsweise ein Halogenid der Gruppe V des Periodensystems enthält, in die Reaktionskaminer eingeführt, v/o es sich mit oinem Ausgangsmaterial, vorzugsweise einem ein Element der Gruppe III des Periodensystems enthaltenden Material umsetzt. Dieses Ausgangsmaterial wird dann in ein flüchtiges Halogenid eines Elements der Gruppe III und in ein flüchtiges Element. der Gruppe V umgewandelt. Dieses Gemisch wird dann in die Mischkammer geführt, worin ein Dotierungsmittel mit dem
009812/1379
BAD ORfGINAL
Heakt ions teilnehmergas verflacht werden kann.
Die AbGcheidungskar.:n:er ist vorzugsweise eine isotherme .;a.:;mer und ist so ausgebildet, da.» jede der darin angeordneten Platten direkt in den strom des eintretenden Gases angeordnet ist. Jer Jubstrathalter ist vorzugsweise in der Fon;, dines regelmäßigen nchtecks mit eineryebenen ijodenwand, die von dem Inneren der ηbseheidungskammer in einem geringen ringförmigen abstand angeordnet ist. Außerdem läuft eine ;-.ehrzahl von acht Jeitenwänden einwärts und aufwärts .:u einer Spitze <;usami..en, die in direkter Ausrichtung mit einer Gasöffnung ist, die in der die Abscheidungskainmer und die Misclikar.uner trennenden Wand ausgebildet ist. Der Substrathalter ist jedoch nicht auf die ForiJi eines regelmäßigen /vchteeks beschränkt und es kann ein Halte^wit einer beliebigen Anzahl von oeitenwänden zur Anwendung gelangen.Die durch diese öffnung eingehenden Gase betreten die Abscheidungskammer vorzugsweise in einem laminaren Strom und werden gleichmäßig über sämtliche der acht Flächen des Substratträgers ausgebreitet. An jeder der acht Wände ist eine Leiste zum Halten der Platten, die darauf angebracht werdeji, vorgesehen. Außerdem wird der Substratträger bei einem verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeitsausmaß gedreht, um eine gleichförmige Wärmeverteilung und eine Wärmesymmetrie über jede der Platten zu erhalten. Das Abgaberohr ist ebenfalls mit der Ab-
009812/1379 bad original
scheidungskammer zur Entfernung der verbrauchten Gase in der Abscheidungskammer verbunden. Ein drei Zonen aufweisender Ofen umgibt den Reaktor und liefert die erwünschten Temperaturbedingungen in jeder der drei Zonen.
Der vorstehend beschriebene Reaktor ist ein senkrecht angeordneter Reaktor, bei welchem die Reaktionskammer an dessen oberem Ende und die Abscheidungskammer an dessen unterem Ende untergebracht sind. Es ist jedoch auch möglich, einen waagerecht angeordneten Reaktor, der im wesentlichen dem vorstehend beschriebenen senkrechten Reaktor ähnlich ist, zu schaffen. Jedoch ist in dem waagerechten Reaktor eine etwas verschiedene Art von Plattenträger vorgesehen. Bei dieser letzteren AusfUhrungsform ist eine Reihe von Gabeln in der Weise vorgesehen, daß entweder eine oder ein Paar von Platten zwischen jeder der Gabeln angebracht werden kann. Die Gabeln sind mit einer Welle verbunden, die durch einen gebräuchlichen Motor zum Drehen der Gabeln und der dazwischen angebrachten Platten mit Energie versorgt wird. ·.
' Qemäfi der Erfindung wird" auch βίο lapdifizierter Reaktor vorgesehen,■ bei.welchem die',
so ausgebildet ist, daß jede der Pisten mit Bezug auf eintretenden &as8ti»äme in i^togsi^Olitung auegerlolitet
ist und bei-einer verhältnismäßig, iconstaoten Tj?mpeatur ge-
ν: - 009812/1379 ;
ßAD ORIGINAL
halten werden kann. Außerdem kann die Plattentemperatur kühler sein als die Temperatur der Abscheidungskariimer. Dieser Kiüilungsinechanismus wird mittels eines Kuhlrnediuua einhalten, das durch den Träger, auf den die Platten eingesetzt sind, geführt wird. Die Abscheidungskamnier ist gegenüber dem eintretenden Gasstrom mit einer konisch geformten Endwand ausgestattet, wbbei die Jpitze des konisch geformten Abschnitts in waagerechter Ausrichtung mit der GaseinlauÖffnung oder dem Durchlaß ist. Lit Hilfe dieser /vusbildungsform wex'den die eintretenden Gase in diese isotherme Kammer mit einem hohen Auswar von Geschwindigkeit hineingetrieben, wodurch eine ungleichförmige Absdheidung auf den in Längsrichtung angeordneten Platten verhindert wird. Wenn das Gas auf die konisch geformte Endwand auftrifft, wird es tatsächlich ausgebreitet und geht wiederum über die Fiatton. Auierde:;; führt diese Art von Gasstrom ein rasches Rührei, oder ein ^irculieren in der Kammer in der Weise herbei, ά&ά das anfängliche Gas nicht den größeren Anteil der flüchtigen Bestandteile an die erste Platte im Gasströmungsweg ausgibt. Aufgrund der raschen Bewegung und des Eintretens des Gases in jede der Kammern und insbesondere die isotherme Kammer wird das Gas durch einen Ringraum um die Kammer durchgepreßt, der als Abgabeverteiler dient. Ein drei Zonen aufweisender Ofen umgibt den Reaktor und schafft die gewünschten Tempe-
009812/1379
raturbedjngurcen in jeder QEr drei Zonen.
Gemäi der Erfindung ist auch die Verwendung einer abgeänderten Ausführungsform eines epitaxialen Absclieidun^areaktors vorgesehen, der dem vorstehend beschriebenen Reaktor ähnlich ist;, üoi diesem letzteren Reaktor wird eine halbku; elför.-.iige hndwand, die dei.i eindringenden Gasstrom gegenüberliegt* angewendet. Der Scheitelpunkt der halbkugeligen Endwand ist in v/aagerechter Ausrichtung, mit dem in die isotherme Kammer eintretenden Gasstrahl gehalten. Diese Art von Kammerausbildungsform erlaubt die Anwendung eines Ilattentragelements mit einem trapezförmig ausgebildeten inneren Ende, das ein paar von geaeigten Wänden zum Tragen der Platten in einer im wesentlichen aufrechten Lage liefert. Diese Einrichtung zum Tragen der Platten in einer im wesent-1:ohen aufrechten Lage kann auch die Form oiner getrennten Küvette aufweisen, die auf einem ebenen Plattentragelement angeordnet ist.
Diese Arten von Reaktoren sind einzigartig für die Herstellung von Kehrschichtenstrukturen geeignet, die bei eiaer kontinuierlichen Betriebsweise erforderlich sind. Diese Art von kontinuierlicher Arbeitsweise zur Herstellung von Multikonfiguationen wird gegenüber einer stufenweisen Arbeitsweise bevorzugt, bei welcher Schichten von oiner Leitfähigkeitsart in einem Arbeitsgang und Schichten von verschiedenen Leitfähigkeitsarten in einem anderen Arbeitsgang erzeugt werden.
009812/1379 bad
-Ij-
DIe Hcflndung wird nachstehend im einzelnen riiher erläutert.
Mit iie^ug auf üie Zeichnung bezeichnet η eine Vorrichtung für die Herstellung von epitaxialen noscheidun^afll.ien, «lie im allgemeinen ein aufrecht angeordnetes .•;mktiona(;ei'U;i oder -rohr 1, das vorzugsweise aus «i,uarz oder irgendeinem anderen fasdichten '. aterial hergestellt ist und der hohen Λrbeits temperatur widerstehen kann, jiegenüber den gasförr;i>.5eii iteaktionsteilneiiinern inert ist und bei derartigen Temperaturen keine Verunreinigungen abgibt, ut..fa,jt. /tiidce geeignete !.aterlalien sind Bornitrid, ein feuerfestes ^iui.iiniumüjcyd und ähnliche feuerfeste Materialien. Das rieaktionsgefäiJ ist schematisch in Fig. 1 f5e_;eigt und ist nach außen erweitert, um kegelförmige Enden 2,j für die Aufnahme von Bndstopfen 4,5 ^u schaffen. Das :ieaktionsgefä3 1 ist auch zwischen seinen Enden mit einem Paar von axial im Abstand angeordneten Scheiben D,7 ausgestattet, wodurch das Reaktionsgefäi 1 in eine Reaktionskammer 8, eine Mischkammer 9 und eine Abscheidungskammer 10 unterteilt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Reaktionskammer 8 oder die ober© Kaiiraer mit einem Gaseinlaßrohr 11 ausgestattet, das sich durch den Stopfen 4 erstreckt und über einem B^häter 12 für das Ausgangsmat^rial, das vo-v: ;;;sweise au? einem Element der Crapi-e TTi., ·■--" ^!.i.;-i ■ . "■ steht> ei.":;;3t.
BAÖ ORIQINAU
DaG durch das .!ohr 11 eingelassene Desehickunks^aa besteht aus eine::: Halogen enthaltenden Gas und vorzugsweise eine.: Chlor enthaltenden Gas in Fern von Jhlorwasserstoff, Phosphoi'trichlorid, oder «.•^entrichlorlu. Das .ieschickurcs- ^as kann uaa Element der Gruppe V enthalten unu mit üern nusganc^;:iaterial unter iiluun^ eines flüchtigen Halogenidedes Kler::ents der Gruppe III reagieren. I,c-.j epItaxiaIe v.a,chs- zur. von III-'/-Verbindungen basiert auf uer Abweichung von den Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion zwischen aen halogeniden von τ.le .er.ten uer Gruppe III uria Elementen der Gruppe 7, beispielsv.eiae: JG-Ul + 1/2 Ao, 2 GaAs+Gaül.-. 'J&s Grundprinzip der ..fcortar^üreaktlon beruht darauf, da.-das Gleichgewicht i::it steinender Temperatur nach linics und mit abnehr.-.ender '2e:.-.peratur riach rechts verschoben wird. Diese Reaktloaferfäi-irt durch Kein- oder Impfkristalle eine Oberi'lächenkatalyse in der weise, daä an Impfkristallen eine Absdheidung leichter erfolgt als an uragebenden Oberflächen bei den gleichen Tc':..peaturen, Wie ersichtlich, ist jedoch die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Reaktion beschränkt.
Die Reaktionsteilnenmergase werden <i£ann In dkl Mischkammer 9 durch eine in der Scheibe 6 gebildete öffnung 13 geführt, in die Mischkammer 9 tritt auch ein Dotierungsmittelbeschiekungsrohr IJ1 ein, das in nächster iiähe von dem ALsohiu3etK.le der Abgabeöffnung 13 endet* Fs kMmi irgend-
■ \ H 1 * 1 'I BAD ORIGINAL
-Ij-
eln rebräuchljchea jotjeruii~s:.iGterial zur ..nv,endunr; (jelai.f.en und {-e:iä.- irgend einem [-ebrauchliehen !!"ttel üder einer pebrUuohliehen Methode ein^efühir^ werden, jeispielev.-eise kann das JotJs'uiitfsmittel ii. elementarer V>.<i?:,i oder als fLicht.ifje /er bindung des Louierungsele.-ner.teu eingefüiii't v/ei-den. ι ie .;ui· iviiwendung i;elar-bGnde .'!en^e an ij.AJa'Uiins- ::ilttel wj rd iia allgemeinen von den ii.i Fertigprodukt erwünschten elektrischen Eigenschaften bestimmt. Die hier in Hevra^lit j;e^ogenen Geeigneten r.en^en sind ausreiclienae tienf;en, um Konzentrat ionen i:i. Bereich von euwa 1 χ 10 ·* bis
20 5 χ 10 Atome je cm" Produkt zu schaffen.
ills Alternative ^u der Arbeitsweise, bei welcher das Element der Gruppe V ii.it eiern Besehi^kungsgas in die ;ieaktions· kaniner in der vorstehend beschriebenen 'Weise eingeführt i.-ird, kann das Einlaßgas den Halogen! dt rager in Form von >.-sserstoff und Halogenwasserstoff allein enthalten. Der Ιίε^ΐϋ •cräger reagiert dann r.iit dem Element der Gruppe III in dem Behälter 12 unter Bildung eines flüchtigen Halogenide des Elements der Gruppe III. Das ein Element der Gruppe V enthaltende Gas v.'ird dann der Ilisclilcarjiier 9 mit dem Dotierungsnittel durch das Rohr 1^' zugeführt. Das die verflüchtige Elment der Gruppe III tragende Gas mischt sich dann mit dem das Element der Gruppe Y enthaltende Gas in der Mischkammer 9·
009812/1379
BAD ÖR!Q!NAl
15U230
* - 16 -
..jcl der praktischen Ausführung der Erfindunc erwiea sich die Verwendung eines Chloridtransportsystems als ^weck.iä^ig und erwünscht. Dieses System ist gegenüber den nyste.r.en wesentlich vorteilhafter, bei welchen ein Oxyd-,swischenstoff verwendet wird, da die Oxydsysteme irn allgemeinen höhere Temperaturen als ein Halogenidsystem erfordern. Diese höheren Temperaturen steigern die Verunreinigung durch Umsetzung von flüchtigen Materialien ir.it den Reaktormaterlalien. Außerdem werden wahrnehmbare Mengen an unerwünschten Oxyden de.., epitaxialen Film einvaieibt, wenn ein Oxydfördermittel verwendet wird. Die anderen Halogenide, z.B. Bromide und Jodide, erfordern niedrigere Abscheidungstemperaturen, die nicht in allen Fällen geeignet sein können und es v.'urde auch gefunden, daß einige Substratorientierungen in Jod- oder Bromsystemen nicht geeignet wachsen. Obgleich Chloride, die bevorzugten Transportmedien darstellen, ist es jedoch ersichtlich, daß in den meisten Fällen auch die anderen Halogenide zur Anwendung gelangen können.
Die Reaktionsteilnehmergase, welche in der Mischkammer gründlich gemischt worden sind, werden dann in die Abscheidungskammer 10 durch eine in der Scheibe 7 gebildete Einlaßöffnung 14 geführt. Die Reaktionsteilnehmergase können in die Abscheidungskammer bei Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 6o cm je Sekunde bis 600 cm je Sekunde
009812/1379 6^ origjnal
eingeführt werden. Die nbsoheidunfc-ukar.i;;.er lot r;.it einer verhältnismäßig flachen Bodenwand 15 ausgebildet und das unlere Knde der Abscheidungskammer 10 ist in ein Antriebsgehäuse (drive housing) Io eingepaßt, das in Fig. 1 ausführlich dargestellt ist. Das Antriebsgehäuse Iu umfaßt allgemein eine Tragtasse IJ mit einer ringförmigen seitenwand lü und einer Bodenwand Iy. Das untere Ende der «usoheldun^skammer 10 ist in der Grö.. e derart abgestimmt, um dicht innerhalb der «tingi'ürmigen seitenwand Io zu pa^ise und liefet regen die obere Oberfläche der Bodenv:and Iy In der in Fig. 1.gezeigten weise an. Die Innenoberfläche dei· rin^i'öi'inigen Seitenwand Io iüt an ihrem oberen Ende abgefräst und ist mit einem Gewinde versehen, um eine .. Qtoere Stopfbüohs§nmu1;ter· 20 (upper gland nut) aufzunehmen Die Stopfbüchsenmutter 20 ist ebenfalls an ihrem unteren Ende abgeschrägt oder konisch und ist im Abstand von einem Anschluß- oder üegenkonus auf der Seitenwand Ic für die Aufnahme einer "θ"-Ringdichtung 21 angeordnet, wobei die letztere vorzugsweise aus Viton gebildet ist. Die Seitenwand 18 ist außerdem weggeschnitten, um eine üediuqifcs- $leif:tiung 22 au schaffen und durch eine ringförmige Muffe oder Hülse 2j5 bedeckt. Die Muffe oder Hülse 23 ist. integral oa-r ganzstUckig mit einer auswärts sidr '^.v-
;vvr
BAD ORIOlNAt
Anschlu3 an eine j-e eignete '.,„uelle dines iluhlmediuir.a (nicht gezeigt) ausgeDildet. Die Seitenwand 1-j ist auch •lit einer Abgabeöffnung 25 versehen, die mit elneia in dem unteren rinde der nbsrheidun^skar.Mner 10 cebildeteri Abgabe- :iohr 2. verbunden ist;. «uT α Lese .«eise können die verbrauch
ten Gase aus der Moscheiduiigsicarnmer io uurch das ,\bgabe-
1·. rohr 2 ur^u durch die in der:. Oehiiu^c sebildeoe abgabeöffnung
25 aus'.reteri. :.-ie .-.uiYe ouei· HUlse 2_> ist auweruem ir.it einer si-.-h auswurf; erstreckender, .!adiunisüffnunt; 27 für die .Lboabe c*es eaiu:..3, das dux'oh die v'ffnunfc 24 eintritt, versehen.
J ie Bodenwanu Ij ist in de: r-.itte rr.it einer öffnung versexienjiud^^^ineBi sich aufwärts erstreckenden Vorsprung 28 aufsunelinen. der auf einer LaiterDü.ohse "d'j in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten »f-iise ausgebildet ist. Die Lagerb'ichse isc au^erden mit einem sich abwärts erstreckenden, diametral reduzierten Vorsprung %φ für die Aufnahme einer Lagerkappe ^l ausgestattet, ^er Vorsprung >ö und die Lagerkappe 'jl sind mic einer inneren Bohrung versehen, um gebräuchliche Lat-er y2, }j für die Lagerung einer aufrechten Antriebswelle ^4 aufzuiiehüien= Auiserdem ist die Lagertasse j>i starr an Ort und stelle gehalten und an die Lagerbüchse 29 mittels ei ns τ* ;; oihe von Deekelschrauben oder Kopfs chrauben 35 befestigt,
BAD ORIGINAL
Eine Mittelbohrung oder Aussparung iat zwisohen dem unteren -fc'nde des Vorsprungβ 30 und dem Lagerdeckel oder der Lagertaese 31 gebildet und in der Aussparung ist ein Ubereetzungsrad angeordnet, das arbeitsmäßig auf der Welle 34 für die Umd*»hung dämmt angebracht ist· Das Übersetzungsrad 37 arbeitet mit einem ähnlichen Übersetzungsrad 38 zusammen, das arbeitsmäßig auf dem oberen Ende einer Verbindungswelle 39 angebracht ist» Die Verbindungswelle ist an ihrem unteren Ende wiederum mit einem Reduziergetriebe 40 verbunden, das duroh einen gebräuchlichen elektrischen Motor 41 angetrieben werden kann· Ein Treibriemen 42 ist um jedes der zusammenarbeitenden Räder oder Rollen 37, 38 in der in Iig# 1 dargestellten Weise herumgeführt· Außerdem ist ersiohtliohy daß die Bodenwand 19 des Gehäuses 16 als Mechanismus zum Halten des Gefäßes 1 in einer im wesentlichen senkrechten, aufrechten Stellung in der in Fig· 1 gezeigten Weise dient«
Sie Lagerbüchse 29 ist ringförmig mit Nuten oder Rillen versehen, um ein Paar von im senkrechten Abstand voneinander angeordneten Dichtungsringen oder sog· N0N-Ringen 43 aufzunehmen· Das ober· Ende der Hauptantriebswelle 39 erstreckt sich aufwärts in die Abscheidungekammer To hinein« Die Antriebswelle 34 ist vorzugsweise ebenfalls aus einem Quarzmaterial oder einen ähnlichen Material hergestellt« das gegenüber der stattfindenden Reaktion in der BeateHene Abscheidungekammer oder jegliehem der in die Absoheidungskammer eingelassenen
Oase inert ist· Man kann auch die Antriebswelle 34 bis zu
009812/1379
BAD ORIGINAL
15U230
dem Punkt, an welchem sie die Abseheiduni-skammer 10 betritt, aiuf einem Metallmaterial herstellen* An dieser Stelle kann eine gebräuchliche Kuppjung zur Verbindung einer Quarzverlängerung mit dem unteren Ende der Hauptantriebswell· verwenden, wobei sioh die Quarzverlängerung aufwärts in die Abscheidungskammer 10 erstreckt«
An den obertn Ende der Hauptantriebswelle 34 ist einö Plattentragküvette 44 gebildet oder mit dieser starr verbunden. Die Plattentragküvette 44 uufaßt im allgemeinen eine Bodenplatte 45, die im waagerechten Querschnitt kreisförmig ist, und die im geringen Abstand von der Abseheidungskammer 10 angeordnet ist, woduroh um den Umfang herum ein Gasdurchgang 46 gebiM et wird« Die Plattentragküvette 44 ist auoh in Form eines regelmäßigen Achteoks mit 8 aufwärts und einwärts zusammenlaufenden oder konvergierenden Seitenwänden 47, die bei einer Spitze 48 zusammenlaufen« Die Wände 47 sind unter einem geringen Abstand einwärts von dem Umfangsrand der Platte 45 angeordnet, wodurch an der Grundlinie von jeder der Wand· 47 eine Leiste oder ein vorstehender Hand 39 zum Tragen einer darauf angeordneten Platte w. gesohaffen wird«.
Im wesentlichen dient die sieh drehend· Kürette 44 aueh als Endwand In der Abscheidungskanuner 10 mit einer zu der in der Sohei-
Einlaß« be 7 gebildeten/Öffnung gerichteten Spitze« Die Kürette 44
wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit Ton etwa to bis 15
U/min gedreht« Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die
009812/1379
BAD ORIGINAL
~ 21 -
Küvette 44 zweckmäßig bei einer Geschwindigkeit innerhalb des Bereichs τοη 10 bis 15 U/min gedreht werden soll» Die Gase sollen in die Abseheidungskammer 10 im Zustand einer laminaren Strömung eingeführt werden, so daß kein Zustand einer hohen Turbulenz in de ■ Abscheidungskammer 10 erzeugt v;irde Das in die Kammer 1 0 eintretende Gas bewegt sich gleichmäßig bei einem verhältnismäßig gleichförmigen Geschwindigkeitsausmaß über jede der auf der Küvette 44 getragenen Platten w hinweg· Da sämtliche Platte in der gleichen ^uerebene mit Bezug auf das eintretende Gas angeordnet sinde findet eine im wesentlichen gleichförmige Abscheidung über Jede der Platten w statt» Außerdem trifft das die Kammer 10 betretende Gas auf di· Spitze, wobei eine gewisse Gasverteilung oder Gasausbreitung stattfindet^ so daß es gleichförmig über jede der Seitenwände 47 und der darauf getragenen Platten w verteilt wird.
Da jeder Teil des Gasstroms die Substrate in nur einer Ebene berührt!* werde dt« Wirkung der Änderung der Gas zusammen-Setzung von Platte zu Platte bei den bekannten Vorrichtungen ausgeschüttet* Außerdem ist eine wesentlich kürsere isotherme Zone erforderlich« Pur die Zwecke gemäß der Erfindung weist die Substratküvette 44 eine derartige Ausbildung auf, um θ Platte» mit einem maximalen Durchmesser von etwa 20 mn zu tragen« Der Neigungewinkel der Platten von der Senkrechten soll innerhalb eines Bereichs Ton 10 bis 50° liegen, wobei ein Winkel von 30°, mit Bezug auf die Senkrechte, bevorzugt wird#
BAD OR(QINAt.
Ein gebräuchlicher Dreizonenofen P, vorzugsweise einer der Strahlungsenergieart, wird um das Reaktionegefäß 1 in der in Pig« 1 dargestellten Weise herum angeordnet» Der Ofen P iat so auegebildet, um ei .en Temperaturabfall über das Reaktionegefäß 1 hinweg in dee in Pig« 7 gezeigten Welse zu ergeben. Es ist ersichtlich, daß die Temperatur zu Beginn auf die gewünschte Reaktionatenperatur in Zone 1 ansteigt, die vorzugsweise im Bereich von 400 bis 11000C liegt· Danach wird die Temperatur im wesentlichen auf eine Temperatur innerhalb des Bereichs von 500 bis 1200~C in der Miachzone oder Mischkammer 9 gesteigert· diese größere Temperaturhöhe wird im wesentlichen über den größeren Teil von Zone 2 hinweg konstand aufrechterhalteneDanaoh wird die Temperatur in Zone 2 unmittelbar vor der Abeoheidungszone oder der Abscheidungskammer 10 wese:tlich erniedrigt*
Ee ist erwünscht und zweckmäig, wenngleich ni%cht unbedingt erforderlich, die gesamte AbseheidungekaoBer 10 auf einer isothermen Temperatur zweoks der Erzeugung der Abscheidung des epltaxialen Piles auf dea Platten w zu halten« Die isotherme Temperatur liegt vorzugsweise Im Bereich von 400 bis 1100°0, um die Abscheidung des epltaxialen Films in der Absehe idungskaa«· mer 10 zu ergeben· Es ist ersichtlich, daß dieser Temperaturbereich bei den verschiedenen Zusammensetzungen des epitaxialen PiIms und den unterschiedlichen Gasströmungegeechwindigkeiten variiert wird» Wie vorstehend angegeben, wird dl· Re&ktion auch oberfläehenkatalyeiert, so daß die Abscheidung leichter an den
, .... .-. 009812/1379 BAD 0R(a,NAL
15U230
Platten w als an den umgebenden Oberflächen bei der gleichen Temperatur stattfindet. Außerdem üben die Massenüberführung in der Gasphase und die kristallographische Orientierung ebenfalls signifikante Einflüsse auf das Abscheidungsausmaß aus»
Es Is t ebenfalls ersichtlioh, daß die ei».zigartige Reaktorausbildung sich mühelos für die Hersteilung einer mehrfach geschichteten Struktur in einem kontinuierlichen Arbeitsgang eignet» Wie vorstehend geschildert, wird diese Arbeitsweise zur Herstellung einer Mehrechichtenkonfiguration gegenüber der stufenweisen Arbeitsweise bevorzugt, bei welcher Sohichten von ei:.er Lei tfähigkeitsart in dem ei^en Arbeitegang und Schichten -eil einer unterschiedlichen Leitfähigkeitsart in ei?er anderen Arbeitsstufe hergestellt werden. Ein derartiges "stufenweises" Verfahren verlängert zwangsläufig den Produkteionsablauf oder -cyclus und erhöht die Wahrscheinlichkeit zur Verunreinigung der erzeugten oder gewachsenen Schichten. Bei einem stufenweisen Verfahren werden außerdem die Schwierigkeiten bei de» geregelten
η Wachstum des allmählichen Übergangs oder einer abgestuften Junktic erhöht# Gemäß den Arbeitsweisen der Erfindung ist es nunmehr möglich die Dotierungsmittel ssu ändern, indem man den Strom von Dotierun£3mittel in die Mischkammer abstellt, das gesamte System mit einem inerten Gas, z.B. Wasserstoff ausspült und die Dotierungsmittelgase austauscht« Die Gasströme in dee Reaktionsgefäß werden bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeit gehalten, so daß ein Rückströmen zu dew Ausgangsmaterial des Elements der Gruppe III verhindert wird und deesen Verunreinigung dadurch
009812/13 79
BAD ORIGINAL
vermieden wird· Demgtmäß let das Umschalten oder Rangieren von Dotierungsmittelgasen ohne Gefahr von Verunreinigen der Lieferquelle für das Material der Gruppe III des Periodensysteme nunmehr möglich* Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet daduroh die Schwierigkeit, die bishee bei dem stufenweisen Wachsen von allmählichen Übergängen oder »Funktionen vorhanden war»
Es ist zu beaobJen, daß die vorstehend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung besondere für den Gebrauch mit Galliumphosphid- und Galliumarsenidsystemen geeignet sind« Wenn eine Epitaxialschioht aus Galliumarsenid-« phosphid auf der Platte w gebildet werden soll, sind die Reaktionsteilnehmergase in dem Einlaßrohr 11 vorzugsweise Phosphortri· Chlorid, Arsentrichlorid und Wasserstoff« Demgemäß enthält das in das Dotierungsrohr eingelassene Dotierungsmittel reinen Wasserstoff und enthält das Dotierungsmittel plus Wasserstoff« Wenn jedoch das Trägergas lediglioh aus Wasserstoff und Chlorwasserstoff, besteht, werden Phosphin, Arsin Wasserstoff und Dotierungsmittel durch das Dotierungsmittelrohr 13* zugegeben. In jedem Fall wird eine Galliumaesenid-phosphid-Legierung gebildet und auf den Platten w abgeschieden.
Es ist aufh erichtlioh, daß die gemäß der Erfindung gebildeten Epitaxialfilme Verbindungen umfassen, die aus den Elementen der Gruppe IH-B des Periodensystems und insbesondere solchen mit Atomgewichten von 10 bis 119 und Elementen der' Gruppe V-B mit Atomgewichten von 12 bis 133 gebildet sind*
009812/1379
Zu diesen Verbindungen gehören die Nitride, Phosphide, Arsenide -wr und Antimonide von Bor, Aluminium, Gallium und Indium, Die Wismutide und Thalliumverbindungen, sind, obgleich sie praktisch angewendet werden können, weniger geeignet» Neben der Verwendung der vorstehend aufgeführten Verbindungen selbst, werden*** auoh Gemische von diesen Verbindungen als epitaxiale Filme in Betracht gezogen, z.B. ergeben Aluminiumnitrid und Indiumantimonid bei Mischung in variierenden Anteilen geeignete Halbleiterzusammensetzungen, wenn sie nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt werden«
Andere Kombinationen von Elementen innerhalb der vorstehenden Gruppe, die gemäß der Erfindung in Betracht kommen, umfassen ternäre und quartemäre Zusammensetzungen oder gemischte binäre Kristalle, z.B. Kombinationen der Formeln: GaAs P1 , InAs_P.. _, GaPxN1«x' AlPxA81-x' GaxIn1^xAs, Ga x In1-xP» I*xG*1-xSb' Ga x Al1-xP' Ga In1 AexP1 _x uni GaAex(PJF.| )^χ, worin χ und y einen Zahlenwert oberhalb Null und unterhalb 1 haben können«
Brauchbare Materialien als Substrate gemäß der Erfindung umfassen die gleichen Materialien, die in den epitaxialen Filmen, wie eben beschrieben, verwendet werden, und außerdem Verbindungen von Elementen der Gruppen II und VI (Il-VI-Verbindungen) und Verbindungen von Elementen der Gruppen I und VII (I-VII-Verbindüngen)j auoh die Elemente Silicium und Germanium sind geeignete Substrate« Geeignete Abmessungen der Keim«- oder Impfkristalle sind ein· Dioke von Im«, eine Breite Ton 10 mm und eine Länge Ton 15 bis 20 am, wobei aue* größere oder kleinere Kristalle zur
009812/13?« Anwendung gelangen können«
15U230
Unter Anwendung der Erfindung ist die Bildung von Halbleitermassen mit einer Vielzahl von Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeiten möglich, in welohen die Breite jeder Schicht genau geregelt werden kann© Dies ermöglicht eine genaue Anordnung des Übergangsbereichs oder der Junktion, wenn verschiedenartige Leitfähigkeitsschichten einge.jchlosnen sind, in dem Halbleiterkörper.Man kann auch in irgendeiner gebildeten Schicht irgendeine Änderung in der Leitfähigkeit, die in irgendeiner parallelen Ebene zu dem Übergangsbereich erwünscht ist, durch Änderung der Konzentration der Dara^fquelle von aktiven Verunreinigungsatomen in dem Strom zu der Reaktionskammer während der Bildung der Schicht schaffen. Die Vorteile der Biegsamkeit oder der Vielseitigkeit derartiger Regelungen gegenüber den bekannten Arbeitsweisen zur Bildung von Übergangebereionen sind unmittelbar ersichtlich»
Wie anhand der gezeigten AusfUhrungsformen erläutert, kann irgendeine erwünschte Art von Halbleitereinrichtung unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt werden· In jedem Fall umfaßt die Halbleitereinrichtung wenigstens zwei Schichten einee Halbleiternaterials mit untersthiedlichen Leitfähigkeiten, die duroh eine Obergangszone getrennt sind» In einigen Fällen ist die Übergangszone eine P-H-Junktion,während in anderen Fällen sie eine P-I- oder eine ff-I-Jiätion sein kann und in noch weiteren Fällen kann eine schijaf· Obergangezone zwischen Schichten aus einen Material von hohen und einen Material von niederem Wideretand und von gleicher Leitfähigkeitsart
000812/1379
15U230
vorhanden sein« Es ist ersichtlich, daß, wenn hier Bezug auf verschiedene Leitfähigkeiten in denSchichten irgendeiner Anordnung davon genommen wird, der Unterschied sowohl in der Art als auch in dem Grad liegen kann« Bei einer P-N-Junktion können die dadurch getrennten Schichten den gleichen Grad von Leitfähigkeit (oder Widerstand) aufweisen, jedoch ist natürlich die Art der Leitfähigkeit verschieden. Andererseits ist z.B. bei einer N+-K-Übergangszone die Leitfähigkeitsart die gleiche für die Schichten, jedoch ist natürlich der Grad der Leitfähigkeit verschön den« In jedem Fall kann jedoch die Breite der Schichten von Material und die Anordnung und die Art der Junktion oder der Übergangsζone durch das Verfahren gemäß der Erfindung sehr genau definiert und geregelt werden.
Es ist ferner zu beachten, daß jede der Scheiben 6 und 7 durch Frittglaescheiben (nicht gezeigt) ersetzt werden können, die ausreichend $orb's sind, um den Gasstrom durchzulassen.
Es ist möglich, eine abgeänderte Form des epitaxialen Absiheidungsreaktors B zu schafften, und zwar im wesentlichen, wie in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist, und der im wesentlichen dem vorstehend beschriebenen Abscheidungsreaktor A ähnlich ist. Der Reaktor B ist jedoch, obgleich er im wesentlichen nahezu in jeder Hinsicht dem Reaktor A ähnlich ist, waagerecht ange~ ordnet»
009812/1379
In den Reaktor B für die epitaxiale Abscheidung ist ein Substrathalter oder eine eog# "Gabel11 50 an dem Innenende der Hauptantriebswelle 34 befestigt. Wiederum kann der Substrathalter 50 ganzstückig mit der Quarzwelle 34 ausgebildet sein oder er kann auf dem oberen Ende der Metallwelle in gebräuchlicher Weise befestigt sein. Der Substrathalter 50 umfaßt im allgemeinen eine Tragwelle 51, die ganzstüokig oder integral mit einem Paar von sich in einem Abstand gegenüberliegenden
Fingern 52, die sich nach auswärts erstrecken, wie in Pig. 5
',it gezeigt, ausgebildet «ei*» Die finger 52 sind jeweils mit Längssohlitzen 53 auf ihren Innenoberflächen für die Aufnahme von Platten w versehen. Die Schlitze können eine derartige Größe aufweisenf um eine Platt· aufzunehmen, oder sie können in einer solchen Größe auegebildet eein, um ei'? Paar von Platten aufzunehmen, die In einer Rüeken-auf-Rücken-Lage so angeordnet sind, daß die Bodenfläche von jeder Platte den Gaeetrömen nicht ausgesetzt ist, d.h. wobei die Unterfläche von jeder der Platten flächenweise über jeder anderen angeordnet ist#
Außerdem kann auch eine abgeänderte Form einte Subetrathaltere 54, im wesnjeltiohen, wie in Fig. 6 dargestellt, geschaffen werden, der im wesentlichen dem vorstehend geschilderten Substrathalter 00 ähnlich ist« Der Substrathalter 54 umfaßt eine Welle 55, die integral in Tier eich auβwarte erstreckend· Finger 56 übergeht. Jeder der Finger 56 liegt In dtn Beken «inte ;·. Rechtecke, wobei praktisch ein Yollkoemenee Rethteck gebildet wir*
009812/1379
Überdies int jeder der Fj/JrfSavon dem .lUcnüt benachbarte:. Finger durch einen Abstand getrennt, der im wesentlichen gleich der diametralen Größe einei· Platte w ist. Jeder der ■ Finger 5υ ist mit einem Paar von Schlitten 57<5ü versei.ei., die unter einem Winkel von 90° mit Be^ug zueinander angeordnet sind. Auf diese V.oise besitzt jeder Finger einen ochlit3 57* der in Ausrichtung mit einem ännj.ici.en ScÄlita auf einem gegenüber liegenden Finger 5^ ist. Der erste Finger besitzt auch einen Schlitz 5ö, der unter einem Winkel von 90° mit.Bezug auf den Schlitz 5? angeordnet ist und der letztere Schlitz 58 liegt einem ähnlichen SoLlitz 5b gegenüber,· der in einem anderen Finger gebildet ist, welcher in einer 90°-Lage angebracht ist. Auf diese 'Weise ist es möglich, vier Platten zwischen jedem der vier Finger 56 zu halten. Es ist ersichtlich, daß die Schlitze 57 ausreichend groi3 gemacht werden können urn^ ein Paar von Platten aufzunehmen, wobei die Unterseite von jeder der Platten flähhenweise gegen jede andere in einer Rücken-auf-Rücken-Anordnung vorliegt. Es ist ersichtlich, daß diese Art von Substrathalter den Oasstrom entlang sämtlicher Oberflächen von jeder der acht Platten, die darauf gehalten werden, erlaubt und außerdem den Gasstrom in dem Reaktor nicht stört.
Das epitaxial· Abscheidungsreaktionssystem B ist ebenso vorteilhaft und vielseitig wie das vorstehend beschriebene Reaktionßsystem A und außerdem können die verschiedenen
009812/1379 bad original
Ί5Α4230
Filme, aie in dem .lüüktioi.ssyste;·, λ Hergestellt; v/erdei. köni.e:., auch in dem /veaktioi^system B hex'gestellfc .werde:..
I.achstehend wird mit i>o.;ug auf Fig. 10 eine weitere praktische Ausführung form der Erfindung näher erläutert. In Fi^. 10 bezeichnet A1 eine Vorrichtung zur Herstellung von epitaxialeti Abscheidungsfilmen, die im allgemeinen ein ReaktionsgefäJ oder -rohr 61 umfaßt, das vorzugsweise auefi Quarz oder irgendeinem anderen gasdichten Material hergestellt ist, widerstandsfähig gegenüber der hohen Arbeitstemperatur und inert gegenüber den gasförmigen iieaktionsteilnehmerri ist und bei derartigen Temperaturen keine Verunreinigungen abgibt. Andere geeignete Materialien sind Bornitrid, ein feuerfestes Aluminiumoxyd und ähnliche feuerfeste .Materialien. Das Reaktionsgefäß Ist schematisch in Fig. 10 dargestellt und Ist nach außen erweitert, um die konischen Enden 62,6'ß für die Aufnahme von Abschluß- oder Endstopfen 64,65 zu schaffen. Das Reaktionsgefäß 6l Ist zwischen selnea Enden mit einem Paar von axial im Abstand voneinander angeordneten Scheiben 60,67 versehen, wodurch das Reaktionsgefäß 6l in eine Reaktionskammer 68, eine Mischkammer 69 und eine Abscheidungskammer 70 unterteilt ist.
Die Reaktionskammer 68 oder die erst· Kammer (vgl. FIg. 10) Ist mit einem Gaseinlaßrohr 71, das sich durch den Stopfen 64 erstreckt und über einem Behälter JZ mit einem 'Ausgangsmaterial endet, versehen. Das Ausgangsaaterlal besteht vorzugsweise aus einem Element der Gruppe III, z.B.
009812/1379 bad original
G a lliu:...
Pie .·■ aktions*,e*lneh::ieilnase werden dann in die .'.iseiikai iner - 9 durch eine in der üeheibe 6ü gebildete üffnu:.^ ίί> ,-,e leitet. For:.er ist ein Dutierui.fG.i.ittelzufuhrrohr 7>! jii die ;iGchka::'.::ier o'j eingeführt,das li. um.-iit gelberer Kähe von de:;: Ende de·· .-.bgabe öffnung J^ endet. Ir^enaein gebräuchliclies Uotie^unnsnatei-ial kann ^u;* anwenduiig celan(;ei. und durch irgendein gebräuchliches ί-iittel eingefUiart wei·- den.
Die in der ;.ischkanin;er O'J gründlich gemischten Kfe.ktiuns· teilnehmergase werden dann in die Hbscheidungskammer 70 mit einer hohen Geschwindigkeit durch eine in der Scheibe c7 gebildete Einlaßöffnung 7$ geleitet. Praktisch wurde gefunr den, daß eine geeignete Gasgeschwindigkeit für die Zuführung in die Abscheidungskammer 70 innerhalb des 3ereichs von
ο
5 χ 10"" cm/See, bis zur Schallgeschwindigkeit von dem Gas liegt. Diese Geschwindigkeit verursacht eine Turbulenz una demgemäß ein gründliche s Kischen in der Kammer 70· 3ie Erzeugung von diesen Geschwindigkeiten stellt eine starke Abweichung von den bisher in der Technik allgemein zur Anwendung gelangenden laminaren Strömen dar, die im Bereich von 0,5 cm je See. waren.
Die Abseheidungskammer 70 ist mit einer konisch geformten Endwand 75 mit einem Seheitel oder einer Spitze 70 ausgebildet, die vorzugsweise in waagerechter Ausrichtung
009812/1379
BAD
ti.
mit ie.' Einlaßöffnung-im wesentlichen wie in Fig. 10 gezeigt, vorliegt. Auf diese Weise werden die Gase, die in die Auscheidungskammer 70 durch die Einlaßöffnung 'Jh eingeführt werden, zu der Spitze oder dem Scheitel 7'-> gerichtet. Ivie noöohwindigkej t dieser einströmenden Gase ist aufjvic: ■-.·; ei.a, H(J al·,: ein 'rurbulen^üustanu erzeugt wird, wobei das ie ,e G-.κ ;:.it der:, in uer Kammer verbleibenden Gas gemischt wird. ~r. dieser .."eise i'inuet die abscheidung aus uer i-iiöchunL; von (lasen in der K; :..mer 70 eher stat*: ala aus der;, fi'iücion G-ε a:- Kintriv*. ^aer Ejii.ii in die ..uscheidungükamr.ier 70. -sin in aie /,>;S"i.eidungska!.;..er 70 gelan^jenae Gas bei-Uhrt un- -.ittelbar die vurhanaei^en Gasmoleküle in dieser Kammer, v/odur?:. ein '.Uhren und eine rasche Circulation sämtlicher Gase in -Λβν .-.osjheidungskammer 70 verursacht werden. Uem- -:ufolje bleibt kein einziger Anteil des Gases Über irgendeine:., besonderen Bereich in üuhe. iiu£erder.-i ist die Einsrrörr.unf:sceschv/indigkeit ao ausreichend, daß etwas von dem in die Kammer 70 gelangenden Gas auf die Spitze oder den Scheitel 1Jo auftrifft und das Auftreten eines Sprüheffektes herbeiführt., d.h. das Gas besitzt die Neigung, der Kontur der Endwand 75 ^u JELgen. Da der Gasstrahl auf die Endwand auftrifft, wird außerdem durch den Zusammenstoß die Geschwindigkeit der Gasmoleküle erniedrigt, wodurch die Verweilzeit in der Kammer erhöht und eine Berührung in stärkerem Ausmaß mit den Plattensubstraten ermogliclt wird.
009812/1379 BAD original
• 15U230
'- u-'q;, den rJndatopfen υ5 uiia in das Innere aer noocheidiui{'üka.:ir..er 70 hinein erstreckt sich eine Plattentragplatte 77, die vorzugsweise aus dem gleicher. .-.aterial wie das Reaktionsgefä.} ul gebildet ist. üie Tragplatte 77 J .st, vorzugsweise unterhalb der Einlad Öffnung J^ angeoru.net und 1st vorzugsweise ausreichend breit, öü da^ wenigstens zwei !leihen von in Lüngsrichtunt; angeordnet en i-latcen w darauf getragen werden können. Jie Platter.tragplatte 77 ist ;::iu einei' ; ediuiasleitung rfo für die ü-\ufr.a:u.ie eines IiUhI: .It -u eis vei'sehen. Die Mediums leitung 1Jo erstrebet aien uurel. uie Plate 77 unter jeder der üeihen von Hatten und ist ::.it einer ^eeicneteii Kiü;lmittelquelle (nicht ge^eirö) duroli eine gebräuchliche .".ediumsleitung ^ebenfalls nij;.. L:e.;eip:ti verbunden.
Ein gebräuchlicher .;i-^oiyrien"-Ofen 7y ν vorzugsweise der Sti'a-hlunßsener^ieii^-) ist um das Ileaktioi.s^efä^ el in aer in Fig. 10 gezeigten Weise an^eadnet. Der Ofen 7>' ist so ausgebildet, ur. einen Teniperaturabfali der in Pig.-fo gezeigten Hi'z über das .ieaictionsgefäi öl hinweg ^u erzeugen. Es ist somit ersiehtlieh, daß .die Temperatur anfänglich auf die gewünschte Reaktionstemperatur in 2one 1 ansteigt, die vorzugsweise im Bereich vor. 4öO bis 1100u3 liegt. Danach v/ird die Temperatur ir/ v;esentlichen auf eine^ Tempoatur innerhalb des Bereichs von %0 bis i200°-3 in aer· Miseii^one oder -kami-ier ο^ erhöht, .^ic1«?.1. ^:ύΐι·:r·: '■ ■*:"".:■"?:?,^μγ wird :lk; vvesvatliehen. y,.o\\z:i,ic '·'.■/.■.<■·<? <- ^m -- ■■ -j^ ^ zc-iiS "'. :-,-;.. ■:..,■;^Qvh'AV .· ■ .,;·:.■■.· j; '. :.-,;;, ·, . ■ ■ ■
BAD ORIÖINAl.
15U230
Ά. or.e 2 unmittelbar v^r ie.· ,-.. 3'jiieinu:.tj., -ΐιβ ~j.ef -,ca;.i..e.' ','C ..erer.'cli·?:. erniedrigt. . erre^ä > AIrCi die c;eüar::te ^u-30. e; :ur.: ska..i::.e:' '/'■'. bei eii.er isothermer, rtir.peru^ur s.wv -:.·..oUfjur-t; ie.·· ;.b£>o;.e::aurif: uea epittixialen I 1Im^; auf deii : latter, ν/ gehalvei.. ,.!e iso^her.T.e ".ou.ieva.-yuv^s^ voi'^ul^- v;e1ae J- )eve'. ■:. vcr. ^jG :":'.:: ll'.O J, u:., die ,iOCjheiuuri^; ae.'i e:·: raxlale:. ".'1. .x ii. uer ..":js-:;.oiaui»t;si:ar.jiiei' 70 ^u ex·- /.ei.re;.. Fs int ercl'.-LtIL-Ji., ua.. uieaer Je.-.pei'acui'bereioh bei de.. vei'H'"r.Leiei.er. ;uoc.;r::ei.;:e*;.:ui.{jer. ;iej FiI::s λ:.1 i.ei verscLiedeiier. 0 ^ati'ü.T.ur.tis^es variiert wird. V,ie vorstei.e:..* Liiges,e'oei., wira uie .;eaktioii r..u :L cberflUchei^katalyoIei't, ö'. aa- die .-.:.s-'iheiixuiiij leichter ar. jei. Platten v; al:-; an der. a\.(-ebsr.uen GberflilcLeri bei der gleichen Te. ,pei'atur Jt&ttrii.aet. Au^eruen. Üben die kasaenjder raterialUberfULr iir.g in aer GaspLaüe unddie icristallorrapLische-Orientierung ebe;.falls aignifi<-:ante Einflüose auf das Ab;;jheidungsauöi.ia«. tus. Ferner führt die Kühlung der Platter.tragplacte und der darauf angeordneten Platten w auf eine Temperatur, die et v/a 10^2 euer r.ehr unterhalb der Tenperatur/n der Absoheldurigskar-jr.er liegj, ebenfalls zu einer bevorjugter. Abscheidung auf den Platten v/.
>2r Stopfen -Ji, ist mit einer ringförmigen 3eitenwand •/e.-seheii, die diametral mit Bezug auf den Irjiendurchraesser des P.eaktionsgefäiBes 6l veri:leinert ist und einen ringförmigen Austrittsraum oder einen scgenannteri "Verteilor" ("manifold")
BAD ORIGINAL
.. liefert. '''.'.1IC ο:, lQz aie je: p^ ^
Ά: km1 je: ..;taiiü v....· uer .„ .heibe 7# .-.ca^i-ch eine r*:*. -
for. ii-je /.u.;la..üif: ui ,_ öl ; ej i.^Vei. v.I-'u. .,ie aua irit,"* i^ ersichtlic.. iao, oil-iet u'.e .\i;u..a:.u "J^ -.e:. lii.teeii Γ· il einer festcix ^. Lo'Le 1L, die :..:.„ eii.e.· .. .i;.e wi* v'r^iiuii.;eii ... vei-jcei, 1.jü, '.."ooei die lCo.rcei'en :. i'iiit;i'ür:.iit;en /.usla^verteile:* ot verbui-ie:. siiici. üind die radialen tfrnun^en ö^ v.ie^eru.. :-.i*c; ei neu /lUola»- rchr c4 verbunden, das sich durch de:, j topfen -j'j in dei· in Fi^:. IO t;e.:eipten l.^iseei'streckt. Iiε ist 3u;:.i-„ ersichtlicl-, Jai: die Gase, die :,ur der AbseLeiduiigskauaei· 70 wU£celassen werden, auswärts durch die rinfjförr.iige ivusla-iöffnui;^ oi, den AuslaJrau::: ^C, üaiui durch die radialen Cfl'-iungen öS und durch das Auslairohr 64 herausströmen.
Es ist ersichtlich, ήΛΚχχίΜκϋί* der voräEhend beschr.iebeaeii iiusführungsforr.i, dak' die hohe ßeschv-inai^ei^ der Gas:nischunß durch die Einlaßöffnung 7^ eine Iurbule;^ an der Abscheidungskanmier 70 erzeugt und eine konstante Gαszusammensetzung über den flatten *w aufrechterhält. Aufgrund dieser konstanten Bewegung des Gases ist keine bevorzugte Abscheidung auf der ersten Platte in Richtung des Gasstromes vorhanden. Da keine bevorzugte Abscheidung von epitaxialer.i Film vorhanden ist, iöt auch die Zusammensetzung und die Dotierungskonzentration des Films auf jede.1 der Platten w im wesentlichen gleich.
009812/1379 bad ORIGINAL
Gemäß der Erfindung ist noch eine weitere abgeänderte AusfUhrungsform eines Reäktorsystems B1 für die Abscheidung von epitaxialen Filmen, wie sie im wesentlichen inden Fig.I3 und 14 gezeigt ist, vorgesehen, die im wesentlichen dem vorstehend Beschriebenen System A1 ähnlich ist. Das Reaktorsystem B1 für die epitaxiale Abscheidung umfaßt im allgemeinen ein Reaktionsgefäß 90, das dem Reaktionxgefäß 6l ähnlich ist und ebenfalls in eine Reaktionskammer 91, eine Mischkammer 92 und eine Abscheidungskammer 93 mit Hilfe eines Paares von axial im Abstand angeordneten Scheiben 9^ und 95 unterteilt ist. Das Reaktionsgefäß ist in ähnlicher Weise mit einem Gaseinlaßrohr 96 ausgestattet, das sich durch einen Stopfen 97 am linken Ende des Gefäßes (vgl, Fig. I3) erstreckt. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein Dotierungsmittelzufuhrrohr 98 in die Mischkammer 92.
Das rechte Ende des Gefäßes 90 ist durch einen Stopfen 99 verschlossen. Der Stopfen 99 nimmt ein Ablaßrohr 101 auf, das arbeitsmäßig mit einer verhältnismäßig dicken Scheibe 102 verbunden ist, die als Teil des Auslaßverteilers dient. Die Scheibe 95 ist mit einer in der Mitte angeordneten Einlaßöffnung 103 in der in Fig. 13 gezeigten Weise versehen. Die Oberfläche auf der rechten Seite der Scheibe 95 (vgl. Fig. 13) ergibt eine linke Endwand für die Abscheidungskammer
009812/1379
Die feste ii -heibe 102. itst rr.it einex· naoh innen f halbkugeligen Kndwand Io4 versehen, ale einen Jjhei-.el 1„3 ii. etv/a v.aagei-echter Auorichtur^ l.Ii. aev Einlaßöffnung Iw,,, Lm wesentlicher, in Fi< > l;j dargestellt, aufweist.
Aul" diese '„'eise werden die ir» die Abscheiaun^skaini.iei' j eingeführten Gase durch die Einla:.<Öffnung 10.; auf den Jchei tel lOfi dei· iialbkiigellgen EndwanJ 1C4 gerichtet, j.c iot ex·- Si-1LtIiC1I:, da..'· der . ittelpunJ:t ede:· do ν üo^erai.r.te Jeheitel IC^ der halbkugeligen Endwai.d 104 nicht so gut definiert ist wie der ^oheitel Yt in der konisch £;eforr.iter. „and 7>· Jedooh e;.v)i.ev. sieh diese-/.usbildung^art aer ./θ3οΐ-9ΐαυΓ.ί..:- ka.i.-.er nühelos .:ur Verv/endung rr.it eii.er verschiedenen ..rt von i la^teiiiuuirdnung, wie nachsteheüa näher besohi'iecen.
.:ur.:h ien Kndstopfen 99 und in das Innere der ^bsoi;eiduii£;ü!:a:.j:;ei' y-j erstreckt sich eii.e Plat^entra^plafce 110, die vorjur:3vveise aus dem gleichen Katerial ..ie das ReaktionsgefLU ul hergestellt ist. Die Plattentragplatte 110 ist gan.:5tüekig oder integral mit einem ver&röierten Kopfteil 111 versehen, der im Querschnitt eine Trape^iforn aufweist. Der Kopfteil 111 ui.ifaßt ein Paar van geneigten aufwärts jusaninenlaufenden Seitenviänden 112, die duroii Sndwände 113, eine Oberwand 114 und eine 3odenwand 11p verbündten sind. Außerdem ist der Hopfteil 111 integral des ganz s tuck if, entlang seiner Bodenwand 115 -'-it ausxär'GS sLzh erstrecicenden länglichen PliM^eni-^s^fiai^.r-r.er. ll
BAD
15U23Q
..lu1 ^:.θί3β .,eise wer-ic-i. :ie „ iatten :.. au Γ Je^er ^eite des . oy-'teils 111 anjeoraneo u».a liegen gegen aie ^ex. ..V;itenw:-inde 112 una weruen von der. Flaiiocner. 11·- bf ieae ,..-t von /iiior-nun=: ermöglicht eile .-.uouilum.,,; des eakticnsgefil.~eo r.it einem .iAaktionsrGiu' von /<eüeiitlicn lileinei-e.T, _u:'j:,:.:es^e.' als 1::. Fall dea l-.caktionöirefäweü i.1 ..u.;e.'Je wui'uen aurLruna ::e.· Lalüku^eli»: refoiv-uen W-nd üje j-rLwierif-keLten feiner ιχη^ΙβίοίΐΓϋΐ'π,Ι^βΐι absüi.ölaun^ und un-'Ie".cLfürr.ii^e:; ^^^.'...'..enset^un,; des epitaxialen Fllma aucr,e- ^•c:.alJ;et.
it Be.rar auf ^ie Fi£. 1;. und l:t Iderslchwllch, da.'i ale Tragplatte 110 sj ar.^eorine^ iat, da- aie Oberwand ll't unterhalb de- Einla.-.üfi'nunr 1_; vorliegt, um eine störung des Gasstr-jr.;u in die .~.~:..s'ihe'.:i^ncGkarnner ^> ^u verhindern. lie ·'-lättentra^plat-e ilo Ij" aujh .v,it einer i.eaiumsleitung 117 --ir die .ui'nar. e eir.es }:uhlmittel3 ausgestattet. Diese ·■:Ui-I.ritteII«_v.ang geht in die ?latte 110 hinein und ist :-.it einer geeigneten K.iil::.ittelquele (nicht gezeigt) durch irgendeine .„ediunsleitun^ 'nicht gezeigtj verbunden.
V, ie ersichtlich, kann sich aie l-.eiil uns leitung erwünschten»
111
falls auch auiv.ärts in den verbreiterten Kopf in l.'ähe der
Jeitenwände Ii?. erstrecken.
Zusammen r.it den Keaktionegei'ü-i jO kann au3h eine
stv.aa verschiedene Anordnung einer Plattentrap; Iü te zur-Anwendung gelangen. £'. ine Platt-er^rai-platte 77 kai ta in der
^ in gleicher Äise TOMlnet werden
8 1 ?/ 1 'r ■' '
BAD ORIGfNAL
15U230
mbe die in -ic:· ;/o;; ;l.oiau:.v,oka:.i. e.· %^ ant e rai.e^e Zi-L1 -plav'e. iiii.e rla„..e;.k IveV^e λ uer ii. "it-. l-_ gezeigten Ί.Λ. »ird Jam. ϊλχ2 äe-i1 TIa' tei.urr. .,la f. ρ 77 -u::i Halten der Flattenn "ι. de· ..b.'i-'I.eiJ·..!; :.:;;a. . .c · .-. a:..--ebracht. i.ile i'lattei^ra, i:'.;vovce T ist i:.. allre..:c :'.:.ei. v.rapc-;;förrij ■"r; 3e..ki'ecLtei. . uörij^Iiiiit;"''. au.i; c: '.lle\ .:,.* i...2h.: eil. 'aa..1 von ,-eiiei.'teii aui'i.'ü.-1«« .i«. a .. .onli.i.re^jej, Jc-i^eiiv.ilnaei! .1Γ?·.', die durer. Er.viv.;äiüe I'-4, überr'a.de 122 ur.a H: ierr.vande 12 verbünde:; sinu. /u^erueni is" die I. vette "J ^an^stüakii,· entlang ihrer Bodenwam 12,5 ausgebildet, v;cbci aich von den » M te^.-änuen 120 nach auswärts aici. erstreckende I 2ηttentraf flansche 124 in Läiirjsrichtu:. erctreoken« .-vuf diese ,.'eise werde:; 1-J.atten auf jeaer JüIug aer XUvette Γ angeordnet und liefen gegen die geneigten V.ünäe 120 und werden von den Flanschen 124 K:ezv&[:en. _ieae .-.nordnuiic er\,ies sioli als besonders ^eeijnet ^u;:. _'.a- en uer flatüei. in einer i:enei^ten Stellun^i wobei jedoch das H ,hleii dur^L die Küvette T niehü so vrirksan; wie das K-hlen dureh aen vergröierten Kopfteil 111 ist. Jedoch ist häufig uie Verwendung einer Küvette T aufgrund der bequemen raschen Beladung !.lit Platten w und der bequemen Herstellung derselben für die Aufnahme von epitaxial abgeschiedenen Filmen erwünscht.
Es ist ersichtlich, daß das ;:,.eaktionssystem ß'für die epitaxiale Abscheidung gemäß der Erfindung ebenso vielseitig ist wie das vorstehend beschriebene Reaktionssystem A und da^ außerdem die verschiedenen Filme die in den Reaktionssystenien
009812/1379
BAD ORiGINAL
15U230
.., ■.' und .1 Lei*; estell".'i'.ei'deii körnen, auch in aoi;
i·1 erhclten v/erde η können.
f, v;ird. nachstehenü aiJiai.u von \\ ;i.'j^ üaher erläutert.
beiapiel 1
Iiin offeiiroiir'ißer .i-iaktor für die epitaxiale hu- :;cheidur.c der in der Technik bekannten Ax't, welciier aun v.uar.: he.'reatellt iat, wird in dieaera Beispiel verwendet. Kii. o'trahlurij-;üex'i4it^er wird um den Reaktor angeordnet, dei· in v. ;rksa..er ..eise der. r.eaktor in i:wei TernpQ&tur^onen unterteil;. Verbunden mit de..i einen Ende des üeaktorö Ilt eine Jhlo;-'./asaer3toff'juelle, v/obei der O'hlorwaÜSrclurch eine .'.eir.iftuncskette durohgeleitet v/ird. i'it dem gleichen Ende des :.eak*;ors ist auch eine Wasserstoffquelle verbunden, wobei der '.."asserstoff durch einen Palladiurnr einigere führt wird. '.',Vz Tellur dotiertes festes Galliumarsenid ist in der Jone 1 vorhanden.
jhlorwasserstoff- und WasserstcfTgas werden in diese Zonen :."it einer. Scrömungsausmaß von etwa 100 cm^/min geführt. Der Reaktor besitzt einen Innendurchmesser von 20 mm und eine Gesamtlänge von etwa 91*4 cm (^6 Inches). Jedoch beträgt die wirksam« Länge lediglich etwa 71,1 cm (2b inches).
009812/1379 bad original
- -rl -
Die Cubatrare begehen aus Galliuir.ai'aeniai.la'0'..er., die in der i ■■ -Mbene (..iller'iiche lniirjeu) orientiert üinu Ρίο -"iase werden durch den Reaktor während eui.a So Minuten h.indurvn{-e:'uh.·.·'^. Die l'ubstrate werden bei e^>,a ,000J ^el.al;,en un.r .:er -'.orelc-L der Galliur.arsenidquelle wird bei etwa «\)° : t-ehalten. Mo:1 .-ibscheidi;ii^3teil des „-aict.,ro v::!.!'a auJ eine-; '''(jinpera.v.ii'abi'all von etwa 10L'j/i:,^^ οπι gehalten, u Ie i'clne η - Jvä|_;erkon«jencrar-iur. '>;ui\ie ^',via-jiien 5,2 χ 10 -■/ >...-^h ^ 2,up χ lü '/enr t-e:'undon.
iiei jede;,: /orsueh vmrden in diesem Beispiel .iv.-ei Platten verv;eiidet und es wurde eine .ieihe vor. ii Versa lien mi;-er den gleichen Bedingungen ausgeführt. Die Plaute an de:a näher liegenden linde wird als erste i1 latte in uer najx:- stehenden Tabelle I und die Platte an dem entfernen Enae als jweite-Platte be^eieliiiet. Die Dicken in Mikron von diesen Schichten werden geinessen, wobei die in der nachstellenden Tabelle I aufgeführten V.'erce erhalten werden. Der unterschied der Dicken, die Mittelwerte und die Abweichung vom Mittelwert sind ebenfalls berechnet worden und in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt. .Die prozentuale abweichung von dem Mittelwert ist für jeden Versuch in Pig. 6 aufgezeichnet und demgemäß sind swei Kurven, die die Plus- urd Winuswerte als Abweichung von dem Mittelwert darstellen, in durchgezogenen Linien, aufgetragen. Diese Kurven zeigen die große Abweichung von sinem ^ehlerw'-·:^:, ν.■..·:; -. für jeüu;. ■der Versuche und d.iti ■£,■": μ ' ■·..·■ J ι::-■<:>:·■: ■ .·.■. -.^r ■ - .·■ ,,.:\f: ex tu:
> i - - » BAD
v.urden ebenfalls in „euer blatte ^e.-.-.eosen unu ale nen .-icr'te sii.a in der nachstehenden Ti-.belle II z\ stelle. I:er Unterschied .; wischen aen L-otierui^a /,ex. rationen von ^eaer Platte in einen Versucn fiur<\e be- :'β'.·;ΐΐ6" uni in ae? Ja":.eile II auf ^e fähre; und in ählioher „eise s in j. in aar Tubelle II iie ."-.ittel^erte urn ^Dweicnunf;en v.jn de.- nor-.-.ialon .«r^ a: gegeben, ^iese Abweichungen aind in Fig. y aufgezeichnet: und zeigen aie stax-ke Abweichung von Dotierui-frsmittelkGnzentrati^nen von ueir. Y. r-
.,alv/ert.
Tabelle I
Unterschied .".ittelwert Acweichun£: ,,
Versuch
i :·.		 1. 2.
1 -j , 0 Z "77ü
2 o,Ö - 9,2
5>5 - ο,5
4 s,0 " -/, '-■
5 5,0 - 5,9
ό 4,6 - 5,4
7 >,6 - 5,1
3 ■4,5 - 5,7
9 - 5,6
10 6,0 - ö,0
11 4,4 - 5,7
1,5 6,75 - 11,6
^,2 7,ο t 21,0
ü,d ^,4 t u,75
C,9 5,45 - 8,25
0,6 5,0 t 8,0
1,5 4,^5 * 17,25
1/i 5,10 t 11,75
l,o 4,7 - 19,2
2ffC 7,0 t 14,3
1,3 5,C5 i 12,9
BAD ORIGINAL
QCSS12/13IS ■ Λ-- ■'
Vabellp
.vrsuoli jovioruiit^ikoi»- Ui.t-eriJ ;Lie.
i υ ,72 - i. 15 c,^Y 1, 435 1 19, L.
2 1 ,7:' - i, I, C-. 4
1 ,9 - 2,4 'J 00 r
CL$ 		15 1 11, υ
4 1 - 2, 3 0,05 1, 975 t Il, 5
5 2 ,9 - 2,0 0,10 1, >>5 t 2, O
ο 1 ,^5 7c 0,07 2, o2 1 2, 1
7 2 ,4 - 2,0 0,o 1, 7 - 17, 7
b 0 ,0 - 2, υ 0,o 2, 3 i 1^,
9 1 ,93 - ι, 3 0,37 i> 11 t lc, ·"-
10 0 ,Ob - ι, 0,72 1, 44 - 25
11 - o, -2 G,40 o, 72 t 27,
Beispiel 2
In diese:·; Beispiel wird ein senkrecht angeordneter Reaktor für die epitaxiale Abscheidung, der ce'·'^- ^e^ &-'-findunrj ηujfgebaut sit, verwendet; das Reaktorgefäu ist in drei iiai.iniern, när.lich eine üeaktionskainBier, eine iZschkammer und eine Abseheidungskamr.er, unterteilt. Das tatsächliche Reaktorrohi' war aus ^,uarz hergestellt und der Abschnitt des Rohrs auf der linken Seite war aus einem 25 mn χ 22 mn Rohr gebildet und besaß ein Verbindungsteil 29/42 Ts am offenen Ende. Die Länge des Rohrs vom offenen Ende bis zum Beginn der Mischkammer betrug etwa 76,2 cm (30 inches). In einer Entfernung von etwa 6ö,6 cm (27 inches)
009812/1379
BAD ORIGINAL
15U230
vor. Jem offenen Ende des Rohres war eine ^ mit einer I orϋε5.tat Lr. 1 angeordnet, aie dazu diente, ojne ::'okdir:'Uiil(in der i'or.poi.enten der üx'uppe V unu uc-r ^'iti^x'^n 'fj.Tiittcl ir. äen '.'-reich aes ^.uij^angsniaterjala «;u verhindern. '^l\L ^f-illJumauü^angsKiaterial wurde stromaufwärt von aer Fr:i-te an einer .,;;elle entspreoiiend der ^
';'-*:.'.pera-;nr, die ΓΊτ die .-.;··, des verwenaeten AusgarißsrnaterialiJ
C .lliD'ieri'orderlioh v.'&r, näiriljch Tüi1 r.etall, angeordnet, uer
i.äohste AbscLni'.". ouer die ; '.. sohkarnr.,er v/ar etwa 7*'"2 cm
inches; lan:; unu aie /,brneGsun^en des Rohres nahmen von 2^ χ 22 uv., aui' YC χ 7^ ..'ir.i au. l;ie letztere Aomesaunfj; i;e",.::te sich j^ez· e'/.,ΐ ;ro,2o c./i (I^ inuheß) fort, i^in jusät.;liches ..ohr von 7 x 9 ·τ:γγ. erstreckte sich entlang des 25 x 22 mir. - .obres und gelangte in die I.j schkamrner an der Stelle, ve der Karj-nerdurcriraesser zuzunehmen begann. -Die :::echka::.:.:er endete in einem flachen Boden, der eine ;,uar^fritte enthielt, die ijur gleichförmigen Verteilung der .^eaktionfjgasrnischung in der Abscheidungskammer diente. Ein er.tfernbarer antriebsmechanismus aus rostfreiem otahl, beispielsweise der in Fig. 4 dargestellte Mechanismus, vervollständigte den Reaktoraufbau. Ler Substrathalter a.~ Ende der Antriebsstange v/ar aus Q,uarz gebildet. Der Substrathalter wies eine derartige Ausbildung auf, um 6 Substrate mit einem maximalen Durchmesser von 20 mm zu halten. Der l.eigungswinkel der Platten betrug jX)° mit De-
009812/1379
BAD ORIGINAL
.·Λ\£ auf die Senkrechte» Der .lubstr&thaluer boisa.- aie Form einer achtkantigen ryra.Miue ir.it einer i.^he von etwa < ,'31J cm (2,5 inches; und einen .Au-ohniessei1 auf -_ier (K'undflliche von etwa i',;-5 cm (2,5 in'he.-j,. In diesem i>-ispiel wurde jedoch der .Substrathalter r.icnt [Cirelit; una die Jubötrate wurden in einer verüülunio.-aüi.-ij j losen litellunc beibehalten.
Die Substrate wui'den in folgende:· V.eije hei'^es Jchelben einer Dicke von etv.-a y^l /u (i^ LdId; v.erden aus einen Mittels vontgenstrahlen orientierten Block geschnitten. Sie werden auf Polierblöeke aus rostfreien: J^ahl iir.j?l·. mit einem Durchmesser von etwa ^,d;j eir. (;,^3 inch) untei-Anwendung" von S^andardarbeitsweisen mit Bienenwachs als Klebemittel angebracht. Jeder Block hält e«wa IQ J..'heiben. Sie v/erden anschlieiend mit einer John Ci'ane Lapniaster-12-Poliermaschine unter Anwendunc von Xicro&rit von j/i (erhältlich von Geoscienee instrument Jorp.; poliert. Etwa ö "),5yj. (2,5 mils), werden bei diesen: Arbeitsgang entfernt. Anschließend werden sie auf einer Robinson-Houchin TwIn-Bowl - Poliermaschine mit Linde -C-Schleifmittel und einem Linde B-Schleifmittel 1 Stunde lang unter Verwendung von Buehler Texraet Nr. 1K)-TöobAB-Follerklssen poliert oder geschliffen. Dabei werden etwa 12,7,u (0,5 mils) bei diesem Vorgang entfernt und die polierten Platten besitzen eine spiegelartige kralzerfreie Oberfläche für das bloie Auge. Danach werden sie in einer Lösung von konzentrierter
BAD OBIQiNAU 009812/1379
15U230
.cLv/e:'elsüU"e und „'■,. ,'ίί-Ο·· · u.^er.jtJFpeiVAya , e..e;. eix.e;» -'lachen ': ei'loiiblü'jj-: ui. er· ..;...'er.iui. ; ic,· ^."ehbe .'..e:- .ecl.nj.,: ?\. e.. j sch poliert, l.'cich ue,1 -he ..locher, i -olierun.;, ...υβΐ '//eitere 50,~/u ('^ ...ila, θ:.;/3:·ιΛ werue:., ..-ei-aei» aie 1 la*:-;en ν λ. de..: !-"jlierilcoi: abcG.-.a.-Lt, ^rUiiUlich ;.;Ic .": 'hl.·rl·.';Lyle:, uivi waive... lucprppar^l ,e-eini^i Ui1U in eJ-^er Pe*;ri3chale f.lr ^;.e ixciüOl^er-de /oi-v/eiium^; aafoe-.■.•aLr-G. Unriiittelbar vor [le^rau^r, v.orden aie ^uo-juru^e in einer z>:I:l-Lö3uni; von i:_n^er...'ierte;· . :.wei'eIoäure, ^O oige.". WaseersiDffpe.-oxyJ und „a^öer geUvi;t. ..,ie werden ;:.1j reine:,: W&sser, war.ierr. I-jpropc.nol ^eopült; una uit einer.: otror/. von reine:. Zzi^'r.^'.zfi' troeken-jeula.;er..
Ein festes Galliu:..ar^ei.idau3gan£;örriat;erial ir. Form von ',,urfeln von ev,;z. >tl'{ :..,;, (i/o inch) ;.ird in die -teai:curka::.r.:er auf der .-Jtron.aufv.'ärts liegenden Lc-ite einer r'ricte von geringer.·] l/ureh::.eo3er an einer .,teile entsprecheriü einer Temperatur von e^v;a ^GOJ Z eingebracht. Ein G om is cn von ^hlorwasserstofi in »asserstoff v/urde iber das Ausgangsniaterial bei einer linearen Geschv/indigkeit von etwa 1 er: geleitet, ur. eine ausreicnende BerüiirungS2eit zu err.cglichen und dadurch eine vollständige Umsetzung zwischen der. Chlorwasserstoff und Galliumarsenid zu erhalten. V/eiterer gereinigter Wasserstoff wurde durch das Zugaberohr für das Element der Gruppe V zugeführt, urn dan Gesamtgasstrom auf das erfaderliche Volumen zu bringen, um die gewünschte Düseneinspritzgeschwindigkeit zu erhalten. Unter Anwendung
009812/1379 BAD ORIGINAL
ilexes :.( .ϊ.'.Λοικϊ^ι' G...r ν. φ "ac eii.c .viih . :ci"Lrt. .Io .mbei erhaltenen Er.'ebxiü • ■•-ehenctei. .' ;belle HI .;uja:nr::en£ e^Bll^ ?'.,lllu!.:a;'.:c:iiuquelle beoru^;: ojo ois
ratui* uer i-.'ra^r.eiuuni L,;jiie betrug
vol. 7 i'oucheju au.3 sinu in eier nach ;.;ie ^■-...pci-'atui' ae 0J ui.d die Tei.'.pe-7>j1jJ^ + oae:· - ^J
009812/1379
'tabelle HI
Versuch Ki?
/·. bs ehe i dunpsdauer (: ί nut en;
(IGO) (lOO) (100) (ίου)
Ic4
1000 1000 1000
vol.-:
TransportausMa.;
(i.ig GaAs/rnin)
Durchschnittliches Wachs turnsauswa.-.
Epitaxiale FiIt.-ciicko ^u)
1,21
2b, 1 u,7b
1-1* ^
c-i
5-^,1 6-4,5
7-iG,:
15,1 0,14 0,4^7 0,444 o,26
1-1^,4 1-1υ,7 1-ge- 1-10,b
brochoii 2-0 2-11,2 2-1^,^ 2-^,2 >-0 ^-12,0 ^-11,7 ^-cebi-'r-5,4 4-15,4 4-ge- 4-10,0
broehen 5-10,2 5-14,5 5-12,7 5-9,4 C-2,4 0-11,6 6-16,2 6-4,^ 7-0 7-11,2 7-15,6 7-^,0 c-4,^ c-12,2 0-10,7 ό-7,7
009812/13 BAD ORIGINAL
In diesem Beispiel wux'de ein Reaktor far axe epitaxlale Abscheidung vewei.det, der t,eua'~ de ν hrf hergestellt war und von der senkrecht anre: rdneton ,.rt \:c.v. Der Reaktor war im wesentlichen in jeder Hinsicht mit dem in Beispiel 2 verwendeten Reaktor mit der Abänderung identisch, da..' der substrathalter "lir. einer Geschwindigkeit von etwa 12 U/ j nuten Aedrelit v/urde, l'ier w.uLatrathaluor .."ar de:., in
p 2 verwendeten ühnlioh.
ivui" den .; Joiten des csubstrathaluers wurden ο piatuen an^eovdne-fc und die Reaktion wurde '..-ahrenu einer Jauer von υΰ ,"!!nuten während jedem Versuch durchgeführt,
Ih diesem Beispiel v.urde ein etwas verschiedenes Rea system angewendet. Ein Galliumvorrat wurde in die Heaktionskamnier eingebracht und Chlorwasserstoff und reiner Wasserstoff wurden der ^eaktionskammer augeführt und durch das Galliumreservoir geleitet. Die Reaktionsteilnehi.ierease vairüen anschliei3end in die Mischkammer gleitet und mit ^sH-, gemischt, das der r'ischkammer zugesetzt wurde.
Das Gasstr.ömungsausmaß wurde bei 1000 ml/inin bei einer HC!-Konzentration von 0,So Vol.-p und einer AsH-.-Eonzentration von 2,0 Vol.-iö- gehalten. Die Geschwindigkeit des über das Substrat stömenden Gases betrug 22, ο c:u/min und die Substrattemperatur war bei 800°C.
009812/1379
BAD ORIGINAL
I.ach do.· epitcxiale:. /.. ü ehe IdLr^ ^reaktion v.uruen ^.ie Ini'rai'o;dicicen auf je^e;· j.ev eiptaxiulei. Ju:.iahten vcn ,leder aer i latter. t;e...eüüei.. .^Ie Äpitaxialen j-.hich ,-.urdei. in i"h.i' Jtell-^.^er., r»Ur..lich aii ue:. .;i:iuen o'oen, ur.";en, lir_.:a un; i'ejx.^ü ui.d in de.· :.lt^e, j±e dabei eriiaitener. „cir^e ..ir.;i in aer nacr:ote:.eiiaen Tabelle IV ^usa:.i;.eiif;escell^, /,.u-e:(deii. lat in der nachsteigenden Tabelle 17 aie .v.it-lerfc lilo.ze una aie i-ibv/^ von ae::; :-:;ttelwert innex'hc-1.. uedeii i-iat ,e und von Platte .:u r latte auf^eTUhI'";.
;:er zweite Versujh unter '/«rv/enciunc von a^t v/eitex-en Platten v;urde unter .^nv/enuu:.f3 de.· gleichen .ieaiCti_nsbedingungen aUoj:efUh.ru und die für diesen Vei'öu^h ex-haltenen Ergebnisse sind in dernachstehenden Tabelle 7 zu stellt;.
000812/1379 BAD 0RlGmAL
Tabelle IV
Platten-Nr. I.R. Dicke>u Mittlere Abweichung vom Mittelwert
Oben Mitte Unten Links Rechts I.R. JJicke Innerh.der Platte Von Platte zu Platte
1 15,9 14,7 15,2 14,9 15,2 15,18 + 4,75 + 3,97
-3,15
2 15,2 14,4 14,6 14,8 15,0 14,80 + 2,70 + 1,37
- 2,70
3 15,1 14,0 14,6 14,5 14,4 14,52 + 4,20 - 0,55
- 3,58
4 ° 14,3 13,4 13,3 13,3 13,4 13,53 + 5,69 - 8,02 co
5 ü 14,3 12,8 13,5 13,2 13,7 13,50 + 5,42 - f,53
6 £ 15,0 13,8 13,5 13,3 14,7 14,05 + 6,76 - 3,76
7 *° 16,1 15,1 15,5 15,2 15,9 15,55 + 3,54 + 6,50
- 2,90
8 16,3 14,9 15,9 15,7 15,4 15,65 + 4,15 + 7,19
Versuchsmittel
15,18
14,80		 + 4,75
- 3,15
+ 2,70
- 2,70
14,52
13,53		 + 4,20
- 3,58
+ 5,69
- 1,73
13,50 + 5,42
- 5,18
14,05 + 6,76
- 5,34
15,55 + 3,54
- 2,90
15,65 + 4,15
- 4,79
ISJ CO CD
Tabelle V
Platten-Nr. I.R. Dicke ax Mittlere Abweichung vom Mittelwert
Oben Mitte Unten Links Rechts I.R. Dicke Innerh. der Platte Von Platte lau Platte
1 15,2 14,5 14,9 15,8 14,8 15,05 + 4,98 + 7,88
- 3,65
2 15,0 14,6 15,0 14,5 14,6 14,74 + 1,76 + 5,66
- 1,63
3 15,2 14,0 15,2 14,5 13,8 14,54 + 3,71 + 4,26
4 ο 14,5 13,0 13,6 13,2 13,2 13,50 + 7,41 - 3,25
CD OO
15,05 + 4,98
- 3,65
14,74 + 1,76
- 1,63
14,54 + 3,71
- 5,09
13,50 + 7,41
- 3,71
13,88 + 6,63
- 4,90
12,58 + 7,31
- 3,83
13,02 + 3,68
- 5,53
14,20 + 6,34
- 4,93
5 ~t 14,8 13,2 14,1 13,4 13,9 13,88 +6,63 -0,50
6 ^ 13,5 12,1 12,4 12,8 12,1 12,58 + 7,31 - 9,82 '
7 13,4 12,3 13,4 12,5 13,5 13,02 + 3,68 - 6,67
- 5,53
8 15,1 13,5 14,8 13,7 13,9 14,20 + 6,34 + 1,79
Versuchsmjttel = 13,95/U
Beispiel 4
In diesem Beispiel gelangt eine Ausführungsform eines Reaktors für die epitaxiale Abscheidung gemäß der Erfindung der waagerecht angeordneten Art zur Anwendung» Das Verfahren zur Herstellung der in diesem Beispiel zu verwendenden Substrate ist der in Beispiel 2 angewendeten Arbeitsweise ähnlich. Die in diesem Beispiel angewendeten Reaktionsbedingungen sind ebenfalls den in Beispiel 3 angewendeten Reaktionsbedingungen ähnlich» Auch der zur Anwendung gelangende Reaktor ist im wesentlichen dem in Beispiel 3 angewendeten Reaktor mit Ausnahme des Substrathalters gleich. Der in diesem Beispiel verwendete Substrathalter enthält eine Quarzstange mit vier radial gebogenen (offset) axial sich erstreckenden Gabeln für die Aufnahme von insgesamt 8 Substrates
Nach der epitaacialen Abscheidungsreaktion wurden die Infrarotdicken in jeder der Schichten der Platten gemessen* Die epitaxialen Schichten wurden in 5 Stellungen gemüssen, nämlich an den Seitenrändern obens unten, links und rechts, sowie in deren Mitte» Die dabei erhaltenen Wert· sind in der nachstehenden Tabelle VI aufgeführt» Ferner ist in dieser Tabelle VI die mittlere Dicke und die Abweichung von dem Mittelwert innerhalb jeder Platte und von platte zu Platte angegeben«
009812/1379
Tabelle VI
O O CP OO
ro
co
Platte— 1
2		 oben mitte IR-Dieke (ρ) links rechts Mitti. Abweichung vom Mittelwert von Platte zu
Platte (<&)
Nr. 5 9,0
9,1		 7,9
8,6		 unten 8,6
8,9		 8,3
8,0		 Dicke innerh.der
Platte(^)		 -7,1
-4,92
4 8,7 8,1 8,7
8,9		 8,3 8,4 8,50
8,70		 +5,88
-7,06
+4,60
-8,05		 -8,51
5 9,3 8,9 8,4 8,5 10,0 8,59 +5,69
-5,46		 +1,86
6 9,5 9,0 9,9 8,9 8,8 9,52 +7,29
-8,80		 -1,64
7 9,9 8,9 *,* 8,9 9,5 9v00 +9,56
-2,25		 +0,98
a 11,1 10,8 9,2 - 10,8 9,24 +6,74
-5,68		 +19,9
9,5 8,4 - 9,2 9,7 10,90 +1,85
-0,92		 +0,55
9,1 9,18 -β j50
Versuchsraittel Φ
UI
on co
CD
Beispiel 5
In diesem Beispiel wird ein Reaktor für die epitaxiale Abscheidung, der gemäß der Erfindung aufgebraust ist, verwendet, Das Heaktorgefäß ist in drei Kammern, nämlieh eine Reaktionskammer, eine Mischkammer und eine Abscheidungskammer unterteilte Das Reaktionsrohr besitzt einen Durchmesser von 50 mm und eine Länge von etwa 76,2 cm (30 inches)« Die Reaktionskanmer besitzt eine länge von etwa 20,32 cm (8 inches), die Mischkammer eine Länge von etwa 12,70 cm (5 inches) und die Absehe idun^skanuaer eine Länge von etwa 15»24 cm (6 inches).
Chlorwasse^stoffgas wird bei einem Strömungsausmab von
3 3
5 cm /min mit reinem Wasserstoff bei etwa 650 cm je Minute gemischt und in die Reaktionskammer eingeführt· Der Y/asserstoff wird vor dem Mischen mit dem Chlorwasserstoff durch einen FaI-ladiumreiniger geführt. Der Gasstrom in der Reaktionskammar wird über eine auf 5000C gehaltene quelle vcn elementarem Gallium geleitet. Die sich ergebende Mischung wird dann durch eine kleine Öffnung in die Mischkammer geleitet·
Eine Mischung aus 2 Vol.~# Phosphin in Wasserstoff bei einem Strömungsausmaß von 100 cm /min und eine Mischung aus 2 Vol.~$ Arsin in Wasserstoff bei einem Strömungsausmaß von 250 cm jüfmin werden vereinigt und über elementares Tellur als Dotierungsmittel, das auf etwa 35O0C gehalten wird, in einer getrennten Dotierun^skammer geleitete Dieses Dotierun^sgas wird dann in die Mischkammer eingeführt« Der Rückstrom des
009812/1379
Dotierungsmat-erials in die Galliumquelle wird durch eine verhältnismäßig hohe Gasströmungsgeschwindigkeit durch die öffnung aus der Reaktj onskainmer in die Mischkammer verhinderte Außerdem wird die Mischkammer auf etwa 900 C gehalten, um eine Abscheidung von Galliumarsenid-phosphid der Formel GaAs1 P zu verhindern.
Die Reaktionsteilnehmergasmischung wird dann durch eine öffnung mit einem Durchmesser von etwa 0,4318 mm (0,017") in die Abscheidungskammer geführt, die 8 Galliumarsenid-Substratplatten mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Dicke von 0,25 nun enthält. Die Platten sind in zwei in Längsrichtung ausgerichteten Reihen von vier Platten je Reihe angeordnet, wobei eine Abscheidung de© epitaxialen Schicht aus Galliumarsenid-phosphid auf jedem der Substrate stattfindet« Die Abscheidungskammer ist auf 850 C gehalten und die Platten sind auf 8400C gehalten«, Der Strom von Chlorwasserstoffgas wird 30 Minuten lang fortgesetzt, worauf das System mit reinem Wasserstoff während weiterer 10 Minuten durchspült wird* Das Reaktionsgefäß wird durch Entfernung des Ofens gekühlt und mit Argon ausgespült« Die epitaxialen Galliumarsenid-phosphid« Legierunffsschichten ergaben die folgenfen Eigenschaften:
Dicke: 8 Mikron mit einem maximalen Bereich von 7»6 Mikron bis 8,4 Mikron;
Zusammensetzung: Die Molfraktion von Galliumphosphid beträgt
0,415 mit einem maximalen Bereich von 0,41 bis 0,431; und
009812/1379
BAD ORIGINAL
Reine Trägerkonzentrationen (N-Art), worin n, gleich 1>4 χ
18 —Ί>
10 cm mit einem maximalen Fereich von 1,3 x
1018 bis 1,5 x 1018 cm"·5 ist.
Die Abweichung der Zusammensetzung, Dicke und der Dotierungsmittelkonzentration von dem Mittelwert sind jeweil auf den aufgetragenen Linien von den Figuren 17 und 18 im Vergleich mit den Aufzeichnungen von Beispiel 1 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Verlauf der Abweichung von dem Mittelwert in der Zusammensetzung etwa 5CA ist und die Abweichung von dem Normalwert für die Dotierungsmittelkonzentrationen ebenfalls etwa 5$- beträgt* Diese mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erhältlichen Epgebnisse sind den Ergebnissen, die mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erzielt werden, bei weitem überlegen«
009812/1379

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (a) ein Reaktionsgefäß mit einer Reaktionskammer und einer Abscheidun. skammer,
    (b)eine Einrichtung für die Erzeugung einer Reaktionsteilnehmergasmiijchur.g für die expitaxiale Abscheidung in der Reaktionskammer,
    (o) eine Einrichtung für den Mediumsdurchgang zwischen der Abscheidun. akamaer und der Reaktionskammer, so daß die Reaktionsteilnehmergasmischung für die epi— takiale Abscheidung zu der Abscheidun£skammer zugelassen wird,
    (d) lin Substrat tragendes Element in der Abscheidungs-
    zu kammer gegenüber dem Mediumsdurchlaß, so daß das/der Abscheidungskammer zugelassene Gas über das Substrat in der Abscheidungskammer strömt, wobei die Abscheidung des epitaxialen Films auf dem Substrat herbeigeführt wird, und
    (e) «*d Antriebseinrichtungen, die arbeitsmäßig mit dem Gefäß zur Bewegung des Tragelements mit Bezug auf die Abscheidungskammer; unfaßt,
    BAD ORIGINAL
    009812/137 9
    iM - 59 -
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch rekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß von einer Heizeinrichtung umgeben ist, die zur Aufrechterhaltung der Reaktionskammer "bei einer verschiedenen Temperatur als diejenige der Abscheidungskammer fähig ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischkammer zwischen der Reaktionskandner und der Abscheidungskamirier angeordnet ist und eine Einrichtung für die Mediumsdurchführung zwischen der Reaktionskammer und der Mischkammer und zwischen der Mischkammer und der Abscheidungskammer vorgesehen ist»
    4β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zum Drehen des Substrat tragenden Elements in der Abscheidungskammer vorgesehen ist,
    5» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung das Substrat tragende Element in der Abscheidungskammer entlang einer Achse, die in Längsausrichtung mit Bezug auf den Gasstrom in der Abscheidungskammer ist, dreht*
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung zur Erzeugung von drei Temperaturzonen ausgebildet ist, wobei die erste Tempe-
    BAD 009812/1379
    raturzone in der Keaktionskamrner erzeugt wird, die zweite Temperature one in der Iiii::cnkarniaer bei einc-r höheren Temperatur als die erste Zone erzeugt wird und die dritte Zone in der Abscneidun. skamnu-r bei einer tieferen Temperatur ala die er.;te oder die zweite Zone erzeugt wird,
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dal; ;as Substrat tragende Element eine Wand in dei Abscheidun^skarnmer bildet, die konisch geformt ist und in Abstand und gegenüber von der Heaktionskaramer angeordnet ist, wobei die Spitze oder der Scheitel der konisch geformten Wand fieren die Reaktionskammer gerichtet und in dem Strönungsweg des Gases in der Abscheidungskammer angeordnet ist»
    8« , Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteilnehmergasmi.chung aus einer Mischung von zwei Elementen besteht und die Einrichtung für die Erzeugung der Reaktionsteilnehmergasmischung eine Quelle für das erste Element in der Reaktionskammer, eine mit der Reaktionskammer verbundene Zuführungseinrichtung für die Einführung eines ein zweites Element tnthaltenden Trägergases in die Reaktionskammer zur Berührung und Verflüchtigung des ersten Elements und eine Einrichtung für den Zusatz eines Dotierun^smaterials zu der Mischkammer zur Berührung der Gasmischung aus der Reaktionskammer umfaßt»
    BAD ORIGINAL 009812/1379
    ~ 61 -
    9» Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element aus einem Clement von Iruppe III und das zweite Element aus einem Elenei.t von Gruppe V des Periodensystems bestehto
    10» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteilnehraergasmischung aus einer Mischung von zwei Elenenten besteht und die Einrichtung zur Erzeugung der Gasmischung eine Quelle für das erste Element in der Reaktionskammer, eine mit der Reaktionskammer verbundene Zuführungseinrichtung für die Einführung eines Trägergases in die Reaktionskammer zur Berührung des ersten Elements und zur Verflüchtigung desselben, eine Einrichtung
    ein
    für die Einführung eines/zweite» Element enthaltenden Gases in die Mischkammer zur Berührung mit der ersten Gasmischung, wobei die letzt genannte Einrichtung zum Zusatz eines Dotierungsmittels mit dem zweiten Gas in die Mischkammer fähig ist, umfaßt.
    11♦ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionssystem für die Abscheidung eines epitaxialen ?ilms auf einem Substrat
    (a) ein Reaktionsgefäß mit einer Reaktionskammer und einer Abscheidungskammer,
    (b) eine Einrichtung für die Erzeugung einer Reaktionsteilnehmergasmischung für die epitaxiale Abscheidung in der Reaktionskammer,
    BAD 009812/1379 ΟΛ
    154423Q
    (c) eine Einrichtung, die den Mediumsdurchgang zwischen der Abscheidungskamnier und dor Reaktionskamner ermöglicht, so daß aie Reaktionsteilnehner^asmischung zu der Abscheidungkammer für die epitaxiale Abscheidung zugelassen v/ird,
    (d) ein konisch geformtes Substrattragelement in der Abscheidun^skamner"gegenüber vcn der den Mediumsdurchgang ermöglichenden Einrichtung, wobei das Tragelement (1) eine
    aufweist
    ringförmige Seiiwnwand/ die eine gegen die Reaktior.skannaer
    gerichtete Spitze bildet, die in der Abscneidungskammer in
    du·»
    dem Jasströmun;*sweg angeordnet ist, so daß zu der Abscneidungskammer zugelassene Gas über die Substrate strömt, wodurch die Abscheidung des epikxialen FilmsvVerursacht wird, und (£) die ringförmige Seitenwand sich auswärts von der Spitze erweitert und einen Unifangsrand in Abstand von der Wand der Abscheidungskammer aufweist, und
    (·) eine das Reaktionsgefäß umgebende Heizeinrichtung, die zur Beibehaltung der ReUctionskammer bei einer Temperatur, die von derjenigen der Abscheidungskammer verschieden ist, fähig ist, umfaßt·
    12· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, άώ das Tragelement die Form einer Pyramide mit acht Seitenwänden aufweist und mit den Seitenwänden Mittel zum Tragen von darauf angeordneten Substraten verbunden sind.
    BAD ORIGINAL 009812/1379
    15U23Q
    13· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trn(:e lenient ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Stangen oder Stäben mit einem in den Stangen gebildeten Paar von gegebenüberliegenden Schlitzen einer solchen Abmessung, um ein Substrat aufzunehmen, aufweist*
    14· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Stangen mit einem in diesen Stangen gebildeten Paar von gegenüberliegenden Schlitzen einer solchen Abmessung, um ein Paar von Substraten mit nach außen angeordneten Kontrolloberflächen aufzunehmen, aufweist*
    15· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement vier im Abstand voneinander in einem Hechteck angeordnete Stangen aufweist, wobei jede Stange ein Paar von unter einem Winkel von 90° mit Bezug zueinander angenrdneten Schlitzen aufweist, die jeweils gegenüber von Gegerischlitzen auf einer gegenüberliegenden Stange angeordnet sind und wobei die Schlitze eine solche Abmessung aufweisen, um dazwischen ein Substrat zu tragen.
    009812/1379
    - C-I -
    lc. Yorriohtu:,: i.?.t ·. ι-.:.;,:,:·'λ:/:. 11, u*f-l·.:," ·ι. £:ekei.i.:5e:i. i:;.;.el, -Jr.. ."ο I/' .si ■■·.:.'-/x. ', uie e;.e 7erbi:.d,..-j ^v.'iBchen uer ,.bf.;i;.ei<i.:·.irüka·:".".GiJUi-'; dor . v-.-aktionskarcrner se;.äfft, su a «:;, ,ebilde':. ist, da. .:'.o ·. .akwioi-.stGiLiei.niei'fjaöinisciiUiij-, vax <jer ,'-.oar. e' di.;:'.f-;Gkar:'.:.-.e:· bei ei:.ei· ax.ränulici.eii liohen G·:·πϋί:.·.ii.dir,-kei'; .',u ^e/'jlirt v;;rü, u;.i ei., .'-.jsciiei. uec Gaaeij ^u er, eue,· α. d e;..e u:.;:leic:.i'^r: ii._e .-.boGi.eidui-^ eir:es epitaxialen I'Mr.eo a.,.1 -;e::! ..u".jSu.vr.t ..u ver-:.ii.deri..
    17· ar':'-i.t....j .a;; .-.--Kpi'uc:;- 1, dadurci- g ua-. :;ie :!.. der ,•.booheidui.^skarr.mer ^ecei-über der die Verrii.i.: ;; /iwisoi-e;. der ,-.bK'jLeiduri^skarrirner und der ueaktioi soi.ai'fe^äe:- Ei--ric..tm.£ ei;-e ',,ai.d mit eix.er derartige^ Gestalt aui.-.eist, -aa.'i das i:- die übGOüeidungskammer ζu^eführte Gas rasch ".Oe? nie Substrate in der iVoscheiduricGkarfirner circuli'.ert wird ui.d eine gleichförmige Abscheidung des epitaxia-Ie:. II1..1S auf Je.. TJubcti-aten herbeigefülirt wird.
    Ic. "Errichtung r.ach Anspruch 1,dadurch gekermzeicr.net, daß das Reaktionssys*;er.'i
    (a) ein Reaktionsgefäi mit einer Reaktionskaramer, einer ::'.schkamr:er und einer Abscheidungskammer,
    (b) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Reaktionsteilnehr.-.ergasmischung in der Reaktionskammer für die epitaxiale Abscheidung,
    (c) eine Öffnung zwischen der rteaktionskarnmeiiund der Mischkammer für die Einführung der Reakttionsgasmischung in die I.ischkarnmer,
    009812/1379
    (d) eine öffnung .:ur j.Laffui.g einer Verbindung üv/ischen der /ibscheidungskammer und der Mi^or-icainmer für die '.•',ufUhrunr·-, der rvoaktionsteilnehmereasmischung zu der Abseheidiu.gskammer bei einer anfänglich hohen Geschwindigkeit, um ein [''Ischen der Gase herbeizuführen und eine ungleichförmige Abscheidung des epitaxialen Films ^u ver~ hindern,
    (e) eine Wand in der Abscheidungskammer gegenüber der die Verbindung schaffenden Einrichtung :;.it einer solchen Ausbildung, da,o das in die Abscheidung.»kammer eingeführte Gas rasch circuliert wird über einem Substrat in der Abscheidungskammer, wodurch die gleichförmige abscheidung eines epitaxialen Films auf dem oufestrat herbeigeführt wird und
    (f) eine das Reaktionsgefäü umgebende Heizeinrichtung, die zur Aufrechterhaltung der Reaktionskammer und der Mischkammer bei einer Temperatur, die von derjenigen der Abscheidungskammer verschieden ist, fähig ist, umfaßt.
    19« Vorrichtung nach Anspruch lö, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung so ausgebildet ist, um drei Temperaturzonen zu schaffen, wobei die erste Temperaturzone injder Reaktionskammer, die zweite Temperaturzone in der Mischkammer bei einertöheren Temperatur als in der ersten Zone und die dritte Zone in der Abscheidungskammer bei einer niedrigeren Temperatur als die erste oder zweite Zone erzeugt werden. ,
    009812/1379 BAD ORIGINAL ·
    2C . Vorrichtung nach Anspruch Ιό, dadurch gekennzeichnet, Ja3 die ν/ύπά ir. der AbscheidungcKainmer konisch geformt iat, wobei uie Spitze oder der ü_heitel dei* konisch ge formt en V.'and et v/a in «us richtung mit de:· öffnungseinrichtung vorliegt,
    21. Vorrichtung nach nr.spru-jh Ic, dadurch gekennzeichnet, da£ die Wand in Jei· Acscheidungökami.-ier hyperbolisch geformt ist, v/obei die opit^e oder der Ccheitel äev hyperbolisch geformten Wund etv/a in Ausrichtung mit der öffnungseinrichtung vorliegt.
    22. Vorrichtung nach ..\nspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem in der Abscheiduiigskammer angeordr^eten oubstrattragelernent eine ein Kühlmediur;. enthaltende Einrichtung
    zur Kühlung des Elements unu des darauf angebrachten Substrats auf eine unterhalb der Temperatur der Gase in der Abscheidungskammer liegende Temperatur verbunden ist.
    23. Vorrichtung nach Anspruch Ιό, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Auslaßraurn um die Abscheidungskammer für das Abziehen der Abgase aus der Abscheidungskammer angeordnet ist.
    24. Vorrichtung nach Anspruch Ib, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abseheidungskammer eine Küvette, auf welcher die Substrate getragen werden, angeordnet ist, wobei die Küvette ein Paar von gegenüber liegenden geneigten Seitenwänden ,und sich nahh außen von den Seitenwänden erstreckende Bodenflansehe zum Tragen der Substrate aufweist.
    009812/13 79 bad origjnal
    25· Vorrichtung nach «nspruoh lc, dadui'ch gekeiJa<:e lehnet, dar. in eier iibscheiuungskaK'.mer ein Jubstrattragelement ange-• rii.et ist, das ei..e verhältnismäßig flache Platte mit eine:, verbreiterten Kopfteil aufweist, v.obei dei· Lcpfteil ein I aar von geneigten Wänden Mit nach aiuer: sich erstreckenden Flanschen entlang deren ;3 3deiilinie zut. Tracer* der .'•ubstrate in einer geneigten stellung aufweist.
    2^„ Verfallen jur Herstellung von epitaxialen Filmen unter i-^-wenduiig der Vorrichtung 0 nach einem der Ansprüche 1 bis 2j, insbespndere zur herstellung von Halbleitermaterialien durch epitarciale -,ibscheidung eines Films auf einem Substi'-at, dadurch gekenri^eichiiet, daii inan
    (a) eine Ilealctionsgasv.iachuzig für die epitaxiale /,!■scheidung in eine erste i:e-ne einführt,
    (b) das G s aus der ersten .Jone in eine isotherme ...,one bei einem laminaren ^trönungsausma.;. leiten,
    ^c) das Substrat in der iscöherrr.en Jone mit Be^ug auf den in die isotherme iZcne eingeleiteten Gasstrom bewegt,
    (d) ein rasches Mischen und Bewegen des Gases in der isothermen ^one zur Verhinderung einer ungleichförmigen Abscheidung herbeiführt und
    (e) das Gas zur gleichförmigen Bewegung über das Substrat veranlagt und dadurch die epitaxiale Filmabseheidung in dem Gas auf den in der isothermen Zone angeordneten Substraten bewirkt.
    009812/1379 BAo 1
    15U230
    M {
    21J. Verfahrer- nach Anspruch 2υ, dadurch gekennzeichnet, daii uan die Tei.iperatur dea Gcses in dei· iaothermen Zone auf e-*ne unter der Temperatur des Gases in der ersten Zone liegende Temperatur erniedrigt.
    2c. /erfahren nach Anspruch 2u, dadurch gekennzeichnet, daß man das Iteaktionsgasgemisch in eine zweite Zone leitet und mit einem Dotierungsmittel bei einer höheren Temperatur als diejenige der ersten Zone mischt, bevor es in die isotherme "'one eingeführt wird.
    2^. Verfahren nach einei., der /insprüche 2b bis 2b, dadurch gekennzeichnet, dai: die Heakt ions te i Ine hmergasmis chung für die epitaxiale Abscheidung Kombinationen von Elementen der Gruppe III und Gruppe V des Periodensystems umfaßt.
    jJO. Verfahren nach einen der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die Substrate in Längsrichtung mit Bezug auf die Gasströmungsrichtung ausrichtet und dreht.
    31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis. - 20, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas in der Abscheidungskammer auf einem winkelig verschobenen Strömungsweg führt, bevor die Abscheidung auf dem Substrat stattfindet.
    32. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsgasmischung aus der ersten Zone in die isotherme Zone bei einer anfänglich hohen Geschwindigkeit führt und in der isothermen Zone ein rasches Mischen
    und Bewegen des Gases zur Verhinderung einer ungleichförmigen':
    009812/1379
    BAD ORIQiNAL
    Abscheidung herbeiführt, v/obel aas ü;.s in der isothermen !',one auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur des Gases in der ersten Zone gekühlt wird und dadurch die Abscheidung des ejijitaxialen Filmes in dem Gas auf in der isothermen Zone angeordnete Substrate Herbeiführt.
    £5. Verfahren nach Anspruch j2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasgemisch in die isotherme Zone mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen ρ χ ICK cm/sec und der Schallgeschwindigkeit des Gases einführt.
    jk. Verfahren nach Anspruch ^2, dadurch gekennzeichnet, dai3 man die Substrate in der isothermen Zone ebenfalls auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur des Gases in der isothermen Zone kühlt und dadurch eine bevorzugte Abscheidung auf den Substraten herbeiführt.
    BAD ORIGINAL 009812/1379
    -Vo-
    Leerseite
DE19661544230 1966-01-03 1966-12-29 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von epitaxialen Filmen Pending DE1544230A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52124066A 1966-01-03 1966-01-03
US60224266A 1966-12-16 1966-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1544230A1 true DE1544230A1 (de) 1970-03-19

Family

ID=27060418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661544230 Pending DE1544230A1 (de) 1966-01-03 1966-12-29 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von epitaxialen Filmen

Country Status (5)

Country Link
US (2) US3441000A (de)
BE (1) BE692148A (de)
DE (1) DE1544230A1 (de)
FR (1) FR1509254A (de)
NL (1) NL6700080A (de)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617381A (en) * 1968-07-30 1971-11-02 Rca Corp Method of epitaxially growing single crystal films of metal oxides
US3637434A (en) * 1968-11-07 1972-01-25 Nippon Electric Co Vapor deposition apparatus
US3554162A (en) * 1969-01-22 1971-01-12 Motorola Inc Diffusion tube
US3675619A (en) * 1969-02-25 1972-07-11 Monsanto Co Apparatus for production of epitaxial films
US3602192A (en) * 1969-05-19 1971-08-31 Ibm Semiconductor wafer processing
US4020791A (en) * 1969-06-30 1977-05-03 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for indiffusing dopants into semiconductor material
US3603284A (en) * 1970-01-02 1971-09-07 Ibm Vapor deposition apparatus
NL7100218A (de) * 1970-01-09 1971-07-13
US3648653A (en) * 1970-06-01 1972-03-14 Bell Telephone Labor Inc Liquid phase crystal growth apparatus
US3805735A (en) * 1970-07-27 1974-04-23 Siemens Ag Device for indiffusing dopants into semiconductor wafers
JPS4942351B1 (de) * 1970-08-12 1974-11-14
US3690290A (en) * 1971-04-29 1972-09-12 Motorola Inc Apparatus for providing epitaxial layers on a substrate
DE2131722A1 (de) * 1971-06-25 1972-12-28 Siemens Ag Anordnung zum Eindiffundieren von Dotierstoffen
US3830194A (en) * 1972-09-28 1974-08-20 Applied Materials Tech Susceptor support structure and docking assembly
US3925119A (en) * 1973-05-07 1975-12-09 Ibm Method for vapor deposition of gallium arsenide phosphide upon gallium arsenide substrates
US3888705A (en) * 1973-12-19 1975-06-10 Nasa Vapor phase growth of groups iii-v compounds by hydrogen chloride transport of the elements
US4155784A (en) * 1977-04-08 1979-05-22 Trw Inc. Process for epitaxially growing a gallium arsenide layer having reduced silicon contaminants on a gallium arsenide substrate
DE2928206C2 (de) * 1978-07-31 1983-03-24 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Vertikale Dampfphasen-Aufwachsvorrichtung
US4190470A (en) * 1978-11-06 1980-02-26 M/A Com, Inc. Production of epitaxial layers by vapor deposition utilizing dynamically adjusted flow rates and gas phase concentrations
JPS5944771B2 (ja) * 1979-03-29 1984-11-01 テルサ−ムコ株式会社 半導体熱処理炉
JPS5942970B2 (ja) * 1979-03-29 1984-10-18 テルサ−ムコ株式会社 半導体熱処理用反応管
US4247781A (en) * 1979-06-29 1981-01-27 International Business Machines Corporation Cooled target disc for high current ion implantation method and apparatus
US4332838A (en) * 1980-09-24 1982-06-01 Wegrzyn James E Particulate thin film fabrication process
JPS6055478B2 (ja) * 1982-10-19 1985-12-05 松下電器産業株式会社 気相成長方法
US4488914A (en) * 1982-10-29 1984-12-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Process for the epitaxial deposition of III-V compounds utilizing a continuous in-situ hydrogen chloride etch
JPS5982731A (ja) * 1982-11-04 1984-05-12 Toshiba Corp ウエハ水蒸気酸化装置
US4493287A (en) * 1982-12-03 1985-01-15 Northern Telecom Limited Diffusion equipment
DE3305934A1 (de) * 1983-02-21 1984-08-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur temperaturbehandlung von substraten, insbesondere von halbleiterkristallscheiben
FR2548688B1 (fr) * 1983-07-08 1985-10-25 Radiotechnique Compelec Porte-substrat tournant pour reacteur d'epitaxie
US4539933A (en) * 1983-08-31 1985-09-10 Anicon, Inc. Chemical vapor deposition apparatus
US4504329A (en) * 1983-10-06 1985-03-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Process for the epitaxial deposition of III-V compounds utilizing a binary alloy as the metallic source
US4592307A (en) * 1985-02-28 1986-06-03 Rca Corporation Vapor phase deposition apparatus
US4801557A (en) * 1987-06-23 1989-01-31 Northwestern University Vapor-phase epitaxy of indium phosphide and other compounds using flow-rate modulation
DE3810832A1 (de) * 1988-03-30 1989-10-19 Heraeus Schott Quarzschmelze Behandlungsvorrichtung aus quarzglas
DE3907610A1 (de) * 1989-03-09 1990-09-13 Telefunken Electronic Gmbh Epitaxieverfahren
US5169453A (en) * 1989-03-20 1992-12-08 Toyoko Kagaku Co., Ltd. Wafer supporting jig and a decompressed gas phase growth method using such a jig
DE60027686T2 (de) * 2000-01-24 2007-01-11 Infineon Technologies Ag Reaktor zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
SG155057A1 (en) * 2003-02-27 2009-09-30 Asahi Glass Co Ltd Outer tube made of silicon carbide and thermal treatment system for semiconductors
TW201209219A (en) * 2010-08-16 2012-03-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Coating apparatus and coating method
US20160090665A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Apparatus for producing group iii nitride crystal, and method for producing the same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2831784A (en) * 1958-04-22 Gastinger
US2893850A (en) * 1956-08-03 1959-07-07 Bichowsky Foord Von Apparatus for the production of elemental silicon
NL238464A (de) * 1958-05-29
US3009834A (en) * 1959-10-29 1961-11-21 Jacques M Hanlet Process of forming an electroluminescent article and the resulting article
US3121062A (en) * 1961-06-22 1964-02-11 Herbert J Gonld Vapor phase crystallization
US3233578A (en) * 1962-04-23 1966-02-08 Capita Emil Robert Apparatus for vapor plating
US3301213A (en) * 1962-10-23 1967-01-31 Ibm Epitaxial reactor apparatus
US3345209A (en) * 1964-04-02 1967-10-03 Ibm Growth control of disproportionation process
US3361591A (en) * 1964-04-15 1968-01-02 Hughes Aircraft Co Production of thin films of cadmium sulfide, cadmium telluride or cadmium selenide
DE1544253C3 (de) * 1964-09-14 1974-08-15 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden yon Halbleitermaterial
US3354004A (en) * 1964-11-17 1967-11-21 Ibm Method for enhancing efficiency of recovery of semi-conductor material in perturbable disproportionation systems
US3338761A (en) * 1965-03-31 1967-08-29 Texas Instruments Inc Method and apparatus for making compound materials
US3361600A (en) * 1965-08-09 1968-01-02 Ibm Method of doping epitaxially grown semiconductor material

Also Published As

Publication number Publication date
FR1509254A (fr) 1968-01-12
NL6700080A (de) 1967-07-04
US3511723A (en) 1970-05-12
BE692148A (de) 1967-07-03
US3441000A (en) 1969-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1544230A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von epitaxialen Filmen
DE2418662A1 (de) Verfahren zur bildung eines niederschlags aus der dampfphase auf einer vielzahl flacher substrate
CH661919A5 (de) Verfahren und einrichtung zur erzeugung von silizium aus siliciumtetrafluorid.
DE2422508C3 (de) Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen einer kristallinen Schicht
DE1265126B (de) Verfahren zum Herstellen homogener Mischkristalle aus ineinander loeslichen halbleitenden Verbindungen
DE10203629A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln sowie verbesserte Mikrokapsel
DE2931432A1 (de) Eindiffundieren von aluminium in einem offenen rohr
DE1901752A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Einkristalles in einem nichtmonokristallinem Substrat
DE4010595A1 (de) Verfahren zur bildung eines kristallinen films
DE1544245B2 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleiter korpern
DE2418830C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden einer Halbleiterschicht aus einer Schmelzlosung
DE2613004C3 (de) Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung
DE2323211A1 (de) Verfahren zur herstellung einer intermetallischen einkristall-halbleiterverbindung
DE3026573C2 (de) Verfahren zur Züchtung eines magneto-optischen Wismut-Seltenerde-Eisengranat-Kristalls
DE2054039B2 (de) Verfahren zur herstellung eines calcit-einkristalls
DE2230749C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DE1949871A1 (de) Verfahren zum Herstellen von dotierten epitaktischen Germaniumschichten mit definierten reproduzierbaren elektrischen Eigenschaften
DE2357230C3 (de) Vorrichtung zum epitaktischen Aufwachsen von Halbleitermaterial aus der flüssigen Phase auf Halbleitersubstraten
DE60300306T2 (de) Halbleiter-Nanopartikel und deren Herstellungsmethode
DE2163075C2 (de) Verfahren zur Herstellung von elektrolumineszierenden Halbleiterbauelementen
DE2504815A1 (de) Verfahren zur herstellung einer fluessigphase-epitaxialschicht aus galliumphosphid
DE3323699C2 (de) Verfahren zum Umkristallisieren eines ZnSe-Kristalls aus einer Se-Schmelzlösung
DE2249144C3 (de) 11.09.72 Japan 47-91536 Vorrichtung zum epitaktischen Aufwachsen einer Halbleiterschicht auf ein Substrat
DE1444396A1 (de) Verfahren zur Regelung der Zusammensetzung einer Dampfphase
DE2057862A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Pulvers durch Verspruehen eines geschmolzenen Materials