187713. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető amorf vékonyrétegek előállítására különösen félvezető eszközökhöz
1 .187 713 2 Fv félvezető anyag (fém), különösen szilícium és germánium, míg n az atomszám, amelynek értéke legalább 2 és előnyösen legfeljebb 6. Ennek megfelelően a poliszilánok közül a diszilántól a hexaszilánig, míg a megfelelő germániumvegyületek közül a digermántól a hexagermánig terjedő vegyületek bizonyultak különösen előnyősnek. A szóban forgó polivegyületeket előnyösen a megfelelő félvezetőfém fémes vegyületeiből, mint például magnéziumszilicidből (Mg2Si) valamilyen savval, például foszforsavval (H3P04), kénsavval (H2S04), hidrogén- . fluoriddal (HF) vagy hidrogén-kloriddal (HC1) állítjuk elő megfelelő kémiai reakció révén. Bár ezt az eljárást elsősorban monoszilán előállítására alkalmas módszerként ismerik, de használható a poliszilánok előállítására is, de ekkor a monoszilántól megfelelő eljárással elválasztják a polivegyületeket. A kiindulási anyagot jelentő polivegyületek közül a kettőnél több fématomot tartalmazók esetében többszörös szakaszos desztillációval választhatók el. Fia fokozott tisztaságú diszilánra van szükség, a desztillációval előállított diszilános keveréket további rektifikálással, alacsony hőmérsékletű frakcionálással vagy más eljárással stb. tisztíthatjuk tovább. A polivegyületek a megfelelő fémek halogenidjeiből is előállíthatok, mint például diszilícium-hexakloridból, amelyet megfelelő hidriddel, például lítium-alumínium-hidriddel redukálnak. A találmány egy további előnyös foganatosítási módja szerint a gáz halmazállapotú alapanyaghoz közömbös gázt adagolunk hordozógázként. Közömbös hordozógázként argon, hélium és hidrogén bizonyult különösen előnyösnek. A gázfázisú anyagot előnyösen fütött szubsztrátumon is megbonthatjuk, amikor a hőbontáshoz alkalmazott hőmérséklet megegyezik a szubsztrátum hőmérsékletével. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módja szerint a félvezető amorf vékonyrétegeket félvezető-fém egy vagy több gázfázisú polivegyületének hőbontásával állítjuk elő, és ezután a szubsztrátumon létrejött vékonyrétegeket ismert módon kontaktusokkal látjuk el. A vékonyrétegek előállításához célszerűen dópoló anyagosa)! tartalmazó gázkeveréke(ke)t használunk. A dópolás segítségével a kívánt vezetési típus is beállítható. Kisegítő rétegeket, így például fémből készült átvezető elemeket és reflexiómentesítő rétegeket szintén ki lehet így alakítani. A találmány szerinti eljárás részletei is egyértelműen világossá válnak, ha a csatolt rajzzal kapcsolatban néhány foganatosítási módot részletesen is ismertetünk. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárást foganatosító, megfelelő félvezető amorf vékonyréteg előállítására szolgáló polivegyület készítéséhez használható elrendezés vázlatos képe, a 2. ábra egy példakénti reakciókamra vázlatos felépítése, amely amorf félvezetőnek a találmány szerinti eljárással való előállítására szolgál, a 3. ábra a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó fotodetektor vázlatos felépítése és az áramkörhöz való csatlakoztatása, a 4. ábra a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó többátmenetes félvezető eszköz keresztmetszete, az 5. ábra a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó Schottky-átmenetes fotodektromos félvezető eszköz (napelem) keresztmetszete, a 6. áb a a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó P-l-N fotoelektromos félvezető eszköz keresztmetszete, a 7. áb~a a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó P-N fotoelektromos cella keresztmetszete, a 8. áb a a találmány szerinti eljárással előállított amorf vékonyréteget tartalmazó többátmenetes félvezető fotoelektromos eszköz keresztmetszete, míg a 9. áb a a relatív kvantumhatásfok és a hullámhossz összefüggését mutatja a találmány szerinti és az ismert eljárások szerint gyártott vékonyrétegek példáján. A találmány szerinti eljárás legfontosabb lépései általában, és amorf szilíciumból álló félvezető vékonyréteg előállítása esetén különösen, a következők. A találmány szerinti eljárásban általában az alkalmazások szempontjából fontos félvezető elemeket, így a periódusos rendszer IV. oszlopában található szilíciumot, germániumot és ónt, de természetesen a VI. oszlopba tartozó szelént és tellurt is választhatjuk az előállítandó vékonyréteg aktív anyagá il. A találmány szerinti eljárás elsősorban szilícium és germánium vékonyrétegek előállítására használható. A pclivegyülete(ke)t tartalmazó félvezető alapanyagot előkészítés után reakciókamrába vezetjük, majd itt általában legalább 10 Pa nyomású teret hozunk belőle létre és biztosítjuk a lebontás feltételeit, így parázsfénykisülést indítunk meg, és/vagy az alapanyagot 150 és 500 °C közötti hőmérsékletre melegítjük. Ezeknek a feltételeknek a hatására a gáz halnazállapotú anyag megbontása bekövetkezik, azí z az anyag komponenseire bomlik, aminek következtében egy megfelelő szubsztrátum felületén a félvezető-fém atomjai amorf vékonyrétegként lerakóénak. Az ismert eljárásokkal előállított félvezető vékonyrétegekkel szemben a találmány szerinti eljárás megvalósításával olyan vékonyrétegeket kapunk, amelyekben hidrogénhiány nem jelentkezik, ami pedig jellegzetes kísérője a monovegyületből (tehát egy fématommal felépülő molekulájú gáz halmazállapotú anyagokból, mint szilánból és germánból) kiinduló eljárásoknak. így tehát a kapott végtermék további kezelésére, mint hidrogénimplantációra vagy intenzív dópolásra nincs szükség. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban elsősorban szilícium példáján ismertetjük, mivel az eljárás különösen alkalmas amorf szilícium vékonyréteg előállítására. Az eljárás megvalósításához egy vagy több magasabb homológú, tehát több szilíciumatomból felépül 5 polivegyületet, vagyis egy vagy több poliszilánt tartalmazó gázt vagy gázkeveréket állítunk elő al calmas módon, ismert eljárások szerint. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
