156555. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Ge és Si epitaxiális egykristály zártrendszerű, szakaszos leválasztására

156555 logén vegyület megfelelő koíncemitráaiójának beállítása, a reakciós térbe való szállítása és ,a redukció. A mechanikai megmunkálások által a germánium, illetőleg sZilíciiumílapka felülete károsodik, 5 a kristályszerkezet roncsolódik. A roncsolódás mélységének mértéke Változik a megmunkálási technológiáival, az alkalmazott csiszolás, illetőleg polírozási lépéseik számával, a végső polírozásnál alkalmazott ahrazív anyag szemicsenagysa- 10 - g'áwal. Ezen károsodott rétegnek eltávolítására a rétegnövesztést meg kell előznie egy leépítésnek, melyet ajánlatos ugyanazon berendezésben végrehajtani és a két reakciót egymásután közvetlenül lefolytatna. Ez utóbbi végrehajtására szo- 15 kás'os az epitaxiális bontó készüléket kiegészítenli egy 8 sósayfejlesztő apparátussal, vagy egy sósavgázt biztosító forrással. A 9-es számmal a kétfuratú csaípokat, a 10-es számumai az ellenőrző szelepeket jelöljük, a 11-es, számmal pedig 20 az elszívást. A sósav tisztaságát illetőleg, hasonlóak a követelmények, mint az alkalmazott hidrogénnél és a többi anyagnál. Szerepe: a fent említett károsodott germánium-, ill. szilíciumréteg eltávo- 25 lítása oly módon, hogy a visszamaradt felület magas fokon polírozott és oxidmentes legyen. Az általunk kidolgozott találmány célja ez utóbbi problémakör megoldása. Találmányunk továbbá lehetőivé teszi egészen új készülék építé- 30 sét. Szükségtelenné teszi a sósavgáz előállítására szolgáló berendezés beállítását — ezzel elkerüljük a vegyi anyagokból származó szenynyezések bevitelét, vagy niagytisztiaságú sósavgáz tárolását és a készülékhez való kapcsolását. í>5 A találmány feladata annak megvalósítása, hogy ugyanazt a germánium, illetőleg szilíciuim halogén vegyületet használjuk fel sósavforrásként magában a készülékben, amelyből az epitaxiális rétegnövesztés történik. Találmányunk, szerinti eljárás lényege, hogy tiszta Ge—Si halogén szétbontásával a rétegnövesztésre alkalmazott reaktorban vagy az epitaxiális réteg előállítására alkalmas Ge, illetve Si halogén vegyületpárlatot előállító Ge és Si forrás és a reaktor között hidrogén egyidejű adagolása mellett hidrogén jelenlétében pirolízissel — túlhevítéssel történő szétbontással — halogén savat, rendszerint sósiavat szabadítunk fel és ezzel a félvezetőlapka felületén levő károsodott rétegeket eltávolítjuk és alkalmassá tesszük epitaxiális réteg leválasztására. . Találmányunk szerinti eljárás egyik további miegválósítása, ha a halogén és hidrogángáz keverékét Ge, ill. Si rögöket tartalmazó tölteten 55 vezetjük át és a Ge—Si rögökkel többszörösen ütköztetjük, miiközben pirolízissel halogén savat szabadítunk fel, a halogénsav gázt a megfelelő hőmérsékletre hevített Ge—Si lapkákra vezetjük és azzal a félvezető felületen levő károso- 60 dott rétegeket eltávolítjuk. Találmányunk értelmében eljárásunk foganatosításiának módját, továbbá hozzá a készülék, berendezés felépítését bárom ábrán ismertetjük. Találmányunk szerinti eljárás, berendezés gs 40 45 50 egyik megvalósítási módját a 2. .ábra szemlélteti. -Az 1 párologtató edényben levő germánium, ill. szilícium halogén vegyületet, a 2 tisztított hidrogénnel való megfelelő hígításban 1150 C° hőmérsékleten tartott 3 kvarcreaktor-csövön vezetjük keresztül, mely csőben nagy tisztaságú 4 germánium, ill. szilíaiumrögökből álló töltet van a felület, illetőleg az ütközések számának megnövelése céljából. Az ilyentformán kezelt germánium-, illetőleg szilíciumteitiraklorid és hidrogéngáz keverékéiből a germánium, ill. szilícium nagy része a. rögökön és a cső fiaián kiredukálódik és melléktermékként nagytisztaságú 5 sósavgáz képződik a már említett alapegyenlet szerint. A fent említett módon megtisztított hidrogéngázit szilícium esetében a szilícium halogéngőzökkel megfelelő arányiban való összekeverés után a függőleges helyzetű 6 ellenállásfűtésű M0O C°^ra fűtött sziMciumtölitettel ellátott kvarccsőbe vezetjük a leépítéshez szükséges sósavgáz előállítása céljából. Innen a nagytisztaságú naszcensz állapotú sósavgáz a vízszintes helyzetű 7 indukciós fűtéssel 1200—1300 C°-ra fűtött 8 kvarcreaktoirba kerül, melyen a nagytisztaságú 9 grafitszuszcepitoron levő 10 szilit cium-szubsztrátumok felületleépítését elvégzi. Ennek a folyamatnak a befejeződése után, a sósavat kivezetjük 11 és a rétegnövesztés megkezdődhet. Az ábrán 12-es számmal az áramlás sebességének mérésére szolgáló rotamétert jelöljük, a 13-as számmal kétfuratú csapokat jelöljük. Találmányunk szerinti eljárás másik megvalósítását 3. ábra szemlélteti. Lényege az, hogy az epitaxiális réteget leválasztó reaktortér fűtésére szolgáló megoldás, pl. nagyfrekvenciás tekercs, lehetővé teszi két, egymástól függetlenül működtethető hőzóna tartását. (1, 2.) Ebben az esetiben a gáz áramlása irányának távolabb eső részén, a második hőzónában kell elhelyezni a 3 3 szubsztrátumot hordozó 4 szuszceptort és fölötte, vagy ezt megelőzően, hia vízszintes elrendezést használunk, egy csónakban, vagy valamilyen indifferens tartályban helyezzük el az 5 germánium-, illetőleg szilíciumtöltetet oly módon, hogy a beáramló 6 szilícium halogén vegyület -f- hidrogémkeverék elég nagy felületen érintkezzék a szilíciummal, hogy a már közölt reakció a sósav keletkezési irányában menjen végbe és az itt keletkezett sósav -f- hidrogéngáz tovább haladva, a szubsztrátum felületét a kívánt módon polírozza és leépítse. Néhány perc után a germánium, ill. szilíciumot fűtő 7 energiai oirirást kikapcsolva, az egykristályfilrn növesztése fokozatosan beindul. Az ilyen módon elrendezett készülékkel növesztett filmek — megfelelő körülmények (hőmérséklet, gázsebesség, koncentráció) biztosítása, illetőleg megválasztása esetén. — lényegesen kisebb „stacking fault" számokat tartalmaznak. A 3. ábrán 8 számmal jelöljük a beáramló tisztított hidrogént, 9 számmal a két kétfuratú csapot, 10 számmal az áramlásmérőt és 11 számmal az elszívást. -2