DE3626660A1

DE3626660A1 - Process for producing pure semiconductor-material layers on semiconductor wafers by deposition from the gas phase

Info

Publication number: DE3626660A1
Application number: DE19863626660
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Chem Dr Holm; Erhard Prof Dipl Chem Dr Sirtl; Josef Dipl Phys Dr Dietl; Franz Hoelzlwimmer
Original assignee: Heliotronic GmbH
Current assignee: Heliotronic GmbH
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1988-02-11

Abstract

In the process for producing layers of pure semiconductor material on semiconductor wafers, the wafers are aligned, according to the invention, in a row in a plane-parallel fashion one behind the other in an evacuable recipient. A chemical transfer reaction is then started and this transfers the material removed from each wafer to the opposite side of the adjacent wafer and deposits it there. Each wafer consequently acts simultaneously as source and substrate, with the exception of the first and last wafers in the row. Since the material deposited is, therefore, supplied by the wafers themselves, the material requirement is extremely low.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von reinen Halbleitermaterialschichten auf Halbleiterscheiben durch Ab scheidung aus der Gasphase.The invention relates to a method for producing pure Semiconductor material layers on semiconductor wafers by Ab separation from the gas phase.

Für das Aufbringen von reinen Halbleitermaterialschichten auf Halbleiterscheiben, beispielsweise aus Silicium, Germanium, Galliumarsenid, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumanti monid oder Cadmiumselenid sind eine Reihe verschiedener Me thoden bekanntgeworden. Beispielhaft seien hier die meist als CVD(chemical vapour deposition)-Verfahren bezeichnete Abscheidung durch Zersetzung einer gasförmigen, das betreffen de Halbleitermaterial enthaltenden Verbindung, die Molekular strahlepitaxie oder das in der DE-OS 31 17 072 und der ent sprechenden US-PS 44 31 475 beschriebene Verfahren genannt, bei dem in einem eng begrenzten System vermittels einer Trans portreaktion von einer Vorratsscheibe auf einem in geringem Abstand dazu angeordneten Substrat eine dotierte Halbleiter materialschicht von zumeist mehr als 500 µm Dicke abgeschie den wird. Gemäß der US-PS 33 57 852 können auch mehrere solcher Substrat-Quelle-Paare in einem Rezipienten angeordnet werden.For the application of pure semiconductor material layers Semiconductor wafers, for example made of silicon, germanium, Gallium arsenide, gallium phosphide, indium phosphide, indiumanti monid or cadmium selenide are a number of different substances methods became known. Most are exemplary here referred to as CVD (chemical vapor deposition) process Deposition by decomposition of a gaseous matter de compound containing semiconductor material, the molecular radiation epitaxy or that in DE-OS 31 17 072 and ent speaking US-PS 44 31 475 method described, in the case of a trans port reaction from one slice to one in low Spaced substrate arranged a doped semiconductor layer of material usually more than 500 µm thick that will. According to US-PS 33 57 852, several such Substrate-source pairs can be arranged in a recipient.

Bei diesen bekannten Verfahren muß das abzuscheidende Material stets in Form einer zusätzlichen Quelle, sei es als zersetz liche, flüchtige Verbindung oder als Feststoff bereitgestellt werden, was einerseits einen erhöhten Materialbedarf, anderer seits auch einen erhöhten apparativen und experimentellen Auf wand bedingt, zumal in den meisten Fällen nur jeweils einzelne Scheiben behandelt werden können.In these known methods, the material to be deposited must be always in the form of an additional source, be it as decomposed Liche, volatile compound or provided as a solid be what on the one hand an increased material requirement, on the other on the one hand also an increased apparatus and experimental opening due to the wall, especially in most cases only one at a time Slices can be treated.

Aufgabe der Erfindung war es einen demgegenüber einfacheren und leistungsfähigeren Prozeß anzugeben, der bei geringem zu sätzlichem Materialbedarf die gleichzeitige Behandlung einer Vielzahl von Scheiben gestattet.In contrast, the object of the invention was a simpler one and more powerful process to specify that with little to additional material requirements the simultaneous treatment of a Variety of panes allowed.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs ge nannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem evakuierbaren Rezipienten die vorgesehene Anzahl der Halb leiterscheiben in Reihe hintereinander planparallel ausge richtet und Bedingungen unterworfen wird, die den Ablauf einer chemischen Transportreaktion in der Weise gestatten, daß je de Halbleiterscheibe, ausgenommen die erste und letzte der Reihe, jeweils mit einer Scheibenfläche als Quelle, mit der anderen Scheibenfläche als Substrat wirkt und daß diese Be dingungen aufrechterhalten werden, bis das Halbleitermaterial bei den einzelnen Scheiben jeweils in der gewünschten Schicht dicke abgeschieden bzw. abgetragen ist.The task is solved by a method of the beginning called type, which is characterized in that in a the intended number of half can be evacuated conductor disks in a row one behind the other, plane-parallel judges and is subject to conditions that the expiry of a allow chemical transport reaction in such a way that ever de semiconductor wafer, except the first and last one Row, each with a disc surface as the source with which other disk surface acts as a substrate and that this Be conditions are maintained until the semiconductor material in the individual slices in the desired layer thickness is deposited or removed.

Bei diesem Verfahren liefert somit jede Scheibe - sofern sie auf beiden Seiten von Scheiben umgeben ist - von einer Seite das Material, das auf der gegenüberliegenden Seite der Nach barscheibe abgeschieden wird, während sie ihrerseits auf der anderen Seite das von der zweiten Nachbarseite freigesetzte Material aufnimmt. Letztendlich resultiert daraus im System eine Reinigung des zur jeweils nächsten Scheibe transportier ten Materials. Werden während der Transportreaktion Dotier stoffe in geeigneter Form vorgelegt, so kann eine zusätzliche Dotierung im abgeschiedenen Material erreicht werden.In this process, each disk - provided that it is surrounded on both sides by disks - supplies material from one side that is deposited on the opposite side of the bar disk, while in turn absorbing the material released from the second neighboring side on the other side . Ultimately, this results in the system cleaning the material transported to the next pane. If dopants are presented in a suitable form during the transport reaction, additional doping in the deposited material can be achieved.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Scheiben aus Elementhalbleitern wie z. B. Silicium oder Ger manium. Gleichermaßen können auch Verbindungshalbleiter, wie z. B. Galliumarsenid, Galliumphosphid Indiumphosphid, Indium antimonid, Cadmiumselenid oder Cadmiumtellurid einge setzt werden. Grundsätzlich läßt sich dabei monokristallines oder polykristallines Material verwenden, wie z. B. das durch Tiegelziehen nach Czochralski erhältliche monokristalline Si licium oder das durch Blockgießen erhältliche grobkristalline Silicium mit Bereichen mit kristallographischer Vorzugsorien tierung gemäß der DE-OS 25 08 803 oder der entsprechenden US-PS 43 82 838.The method is particularly suitable for use with Discs from element semiconductors such. B. silicon or Ger manium. Likewise, compound semiconductors such as e.g. B. Gallium arsenide, gallium phosphide, indium phosphide, indium antimonide, cadmium selenide or cadmium telluride be set. Basically, it can be monocrystalline or use polycrystalline material, such as. B. by Crucible drawing according to Czochralski available monocrystalline Si licium or the coarse crystalline obtainable by block casting Silicon with areas with crystallographic preference regions tion according to DE-OS 25 08 803 or the corresponding U.S. Patent 43 82 838.

Die Halbleiterscheiben werden dabei in der Regel in den ge bräuchlichen Dickenbereichen, d. h. etwa 300 bis 800 µm, ein gesetzt obwohl auch der Einsatz demgegenüber dickerer oder dünnerer Scheiben nicht ausgeschlossen ist. Es ist innerhalb einer Charge auch nicht zwingend vorgeschrieben, Scheiben mit jeweils gleicher Dicke zu verwendet, obwohl man im Regelfall auf Scheiben zurückgreifen wird, die eine im Rahmen der mit den üblichen Trennverfahren, also z. B. mittels Innenloch- oder Gattersägen, erzielbaren Schnittpräzision annähernd oder ge nau gleiche Dicke aufweisen.The wafers are usually in the ge customary thickness ranges, d. H. about 300 to 800 µm set even though the use is thicker or thinner slices is not excluded. It is inside a batch is also not mandatory, discs with the same thickness in each case, although usually will use panes, one within the scope of the the usual separation processes, e.g. B. by means of inner hole or Frame saws, achievable cutting precision approximately or ge have exactly the same thickness.

Die jeweils ausgewählten Scheiben werden für die Durchführung des Verfahrens genau hintereinander ausgerichtet, wobei es be sonders wichtig ist, daß einander gegenüberliegende Flächen benachbarter Scheiben planparallel ausgerichtet werden. Eine wesentliche Voraussetzung liegt darin, daß diese Flächen dieselben Maße besitzen, d. h. z. B. denselben Durchmesser im Falle runder Scheiben oder dieselbe Seitenlänge, im Falle quadratischer Scheiben. Abweichungen von bis zu etwa ±1° ge genüber der idealen planparallelen Anordnung sind dabei zumeist noch tolerier bar. Die Scheibe für Scheibe planparallele Ausrichtung läßt sich am einfachsten mittels geeigneter Scheibenträger oder Ge stelle erzielen, die in den gewünschten Abständen Einrich tungen zum Halten der Scheiben in der gewünschten Position aufweisen, z. B. in Form von Ausnehmungen in beispielsweise Keil- oder Stufenform, Stützelementen oder Haltezungen. The selected slices are used for the implementation of the procedure aligned exactly one behind the other, it be it is particularly important that opposite surfaces neighboring panes are aligned plane-parallel. An essential requirement is that these areas have the same dimensions, d. H. e.g. B. the same diameter in Trap round discs or same side length, in the case square washers. Deviations of up to about ± 1 ° ge Compared to the ideal plane-parallel arrangement, they are usually even more tolerant bar. The disk-to-disk alignment is plane-parallel the easiest way is by means of suitable disc carriers or Ge achieve the position that is set up at the desired intervals to hold the discs in the desired position have, e.g. B. in the form of recesses in for example Wedge or step shape, support elements or retaining tongues.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn diese Halte einrichtungen nur am Außenumfang der Scheiben angreifen, so daß der Abtrag bzw. die Abscheidung bei den planparallel aus gerichteten Scheibenoberflächen nicht gestört wird.It has proven to be particularly favorable if these stops only attack the outer circumference of the panes, see above that the removal or deposition at the plane-parallel directed disc surfaces is not disturbed.

Als Werkstoffe für die Scheibenträger oder Gestelle kommen Materialien in Frage, die sich unter den Bedingungen der Transportreaktion gegenüber dem jeweils eingesetzten Halb leitermaterial inert oder nahezu inert verhalten. Diese Forde rungen erfüllen beispielsweise keramische Werkstoffe wie Si liciumnitrid oder Siliciumcarbid. Bevorzugt wird jedoch schon aus Kostengründen und wegen der vielseitigen Bearbeitbarkeit Quarz, insbesondere Quarzglas, eingesetzt.Coming as materials for the pane supports or frames Materials in question under the terms of the Transport reaction to the half used Conduct material inert or almost inert. This demand For example, ceramic materials such as Si licium nitride or silicon carbide. However, preference is already given for cost reasons and because of the versatility of quartz, in particular quartz glass.

Zweckmäßig werden die Halbleiterscheiben im Scheibenträger in einem Abstand von 0,1 bis 15 mm, vorteilhaft 1 bis 4 mm an geordnet. Geringere Abstände sind jedoch nicht ausgeschlossen, insbesondere wenn polykristallines Material vorgelegt wird. Auch Abstände von mehr als 10 mm sind grundsätzlich möglich, wobei jedoch die Gefahr besteht, daß die Transportreaktion zumindest teilweise auch in unerwünschte Richtungen, z. B. zur Gefäßwandung hin, abläuft und daher mit Materialverlust verbunden ist.The semiconductor wafers are expediently in the wafer carrier a distance of 0.1 to 15 mm, advantageously 1 to 4 mm orderly. However, smaller distances are not excluded, especially when polycrystalline material is presented. Distances of more than 10 mm are also possible, however, there is a risk that the transport reaction at least partially in undesirable directions, e.g. B. towards the vessel wall, runs off and therefore with material loss connected is.

Für die Aufnahme der mit den Scheiben beladenen Scheibenträger werden Rezipienten verwendet, die aus inertem, gasdichtem und temperaturfestem Material gefertigt sind, also beispielsweise aus Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder vorzugsweise Quarz, insbesondere Quarzglas. Vorteilhaft wird der Rezipient so ge staltet, daß er z. B. vermittels geeigneter Absperrorgane oder durch Abschmelzen um den Scheibenträger die Ausbildung eines geschlossenen Systems gestattet, obwohl grundsätzlich auch offene Systeme für das Verfahren geeignet sind, bei denen im Reaktionsraum ein stetiger Strom eines Trägergases vorherrscht. For holding the disc carriers loaded with the discs recipients are used, which are made of inert, gastight and temperature-resistant material are made, for example made of silicon carbide, silicon nitride or preferably quartz, especially quartz glass. The recipient is so advantageous designed that he z. B. by means of suitable shut-off devices or by melting around the disc carrier the formation of a closed system, although in principle also open systems are suitable for the process, in which Reaction space there is a constant flow of a carrier gas.

Allgemein können die Rezipienten ähnlich den bei Epitaxie-, Dotier- oder Reinigungsprozessen gebräuchlichen Reaktions rohren gestaltet werden. Zweckmäßig wird man dabei ein, ge genüber dem durch die Reihe der planparallel ausgerichteten Scheiben bestimmten, möglichst großes Volumen des Rezipien ten wählen, wenn eine starke Abreicherung von in den Scheiben vorhandenen Verunreinigungen, z. B. Bor in Siliciumscheiben, beabsichtigt ist. Kommt es jedoch nur auf die rasche Erzeu gung einer Halbleitermaterialschicht an, kann auch ein den beladenen Scheibenträger knapp umgebender Rezipient vorge sehen werden.In general, the recipients can be similar to those for epitaxy, Doping or cleaning processes common reaction tubes can be designed. One is expediently one, ge compared to that aligned by the series of plane-parallel Slices determined the largest possible volume of the recipient Select if there is a strong depletion in the slices existing impurities, e.g. B. boron in silicon wafers, is intended. However, it only comes down to the rapid generation supply of a semiconductor material layer, a loaded disc carrier just surrounding recipient will see.

Vorteilhaft werden die Halbleiterscheiben während des Verfah rens in eine vertikale Lage, d. h. mit hintereinander ausge richteten, stehenden Scheiben, gebracht, obgleich grundsätz lich auch eine liegende Anordnung der Scheiben horizontal übereinander möglich ist.The semiconductor wafers are advantageous during the process rens to a vertical position, d. H. with one after the other aligned, standing disks, brought, although basic Lich also a horizontal arrangement of the panes one above the other is possible.

Der eigentliche Verfahrensablauf wird nachstehend anhand der Figur erläutert, in der schematisch eine die Durchführung des Verfahrens gestattende Anordnung beispielhaft dargestellt ist.The actual procedure is described below using the Figure explains in which the implementation is schematic the arrangement allowing the method is exemplified is.

Zunächst wird die vorgesehene Anzahl von Halbleiterscheiben 1 in den Scheibenträger 2 in der Weise eingeordnet, daß eine Reihe von planparallel hintereinander ausgerichteten Schei ben entsteht. In der Regel werden Scheibenträger vorgesehen, die die Aufnahme von etwa 5 bis 100 Scheiben gestatten, wo bei diese Zahlenangabe als Richtwert, nicht jedoch im Sinne einer Beschränkung zu verstehen ist.First of all, the intended number of semiconductor wafers 1 is arranged in the wafer carrier 2 in such a way that a series of wafers aligned parallel to one another are created. As a rule, disc carriers are provided which allow the inclusion of approximately 5 to 100 discs, where this number is to be understood as a guide value, but not as a limitation.

Die Halbleiterscheiben werden in den meisten Fällen mit po lierter, geläppter oder im Falle von nur gesägten Scheiben, mit geätzter, insbesondere alkalisch geätzter Oberfläche eingesetzt. Wegen der nivellierenden Wirkung des Abscheide vorganges ist es jedoch sogar möglich, auch z. B. mittels Innenloch- oder Gattersägen gesägte Scheiben ohne weitere Oberflächenbehandlung direkt, d. h. lediglich nach Enfernung der mechanischen Verunreinigungen wie Sägeschlamm und der gleichen, zu verwenden.The semiconductor wafers are in most cases with po glazed, lapped or in the case of only sawn discs, with etched, especially alkaline etched surface used. Because of the leveling effect of the separator operation, it is even possible, for. B. means Hole saws or gang saws sawn discs without further Surface treatment directly, d. H. only after removal mechanical impurities such as sawdust and same to use.

Anschließend wird der Scheibenträger 2 in den Rezipienten 3 eingeführt, beispielsweise ein an einem Ende geschlossenes Quarzrohr, wobei vorteilhaft sichergestellt wird, beispiels weise durch geeignete Formgebung, daß der beschickte Rezi pient um seine Längsachse gedreht werden kann, ohne die Lage des Scheibenträgers und damit die Position der Scheiben zu verändern.Subsequently, the disk carrier 2 is inserted into the recipient 3 , for example a quartz tube closed at one end, advantageously ensuring, for example by suitable shaping, that the loaded recipient can be rotated about its longitudinal axis without the position of the disk carrier and thus the Change the position of the discs.

Danach kann der Rezipient auch an seinem offenen Ende ver schlossen werden, beispielsweise durch Verschmelzen mit einem trichterförmig gestalteten Ansatzstück 4.Then the recipient can also be closed at its open end, for example by fusing with a funnel-shaped extension 4 .

Über die Zuleitung 5 kann der Rezipient an eine hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Vakuum pumpe angeschlossen werden. In die Zuleitung 5 kann eine gegebenenfalls kühlbare Ausbuchtung 6 oder Krümmung einge arbeitet sein, in welcher gegebenenfalls ein den Transport vermittelnder und/oder dotierend wirkender Stoff 7 vorge legt sein kann.Via the supply line 5 , the recipient can be connected to a vacuum pump, not shown here for reasons of clarity. In the feed line 5 , an optionally coolable bulge 6 or curvature can be worked, in which a transport-mediating and / or doping substance 7 can optionally be provided.

Zweckmäßig wird nun der beschickte und verschlossene Rezi pient in das Heizsystem 8 eingeführt und evakuiert, um auf den Halbleiterscheiben haftende oberflächliche Verunreini gungen insbesondere oxidischer Art zu entfernen. Die dazu erforderliche Temperatur richtet sich nach dem jeweils vor liegenden Halbleitermaterial und entspricht größenordnungs mäßig der für die Transportreaktion vorgegebenen; so wird z. B. bei Silicium der Rezipient günstig auf einer Tempera tur von 1050 bis 1400°C, vorzugsweise 1100 bis 1200°C bei einem Vakuum von weniger als 0,01 bar im Verlauf von typisch bis zu etwa 5 Stunden gehalten, um ein Abdampfen von Silicium monoxid durch Reaktion von Siliciumdioxid und elementarem Si licium zu bewirken. Danach, und zwar vorteilhaft unmittelbar im Anschluß an den Ausheizvorgang, kann die eigentliche chemische Transportreaktion eingeleitet werden.Appropriately, the charged and sealed valve is now inserted into the heating system 8 and evacuated in order to remove surface impurities adhering to the semiconductor wafers, in particular of an oxidic type. The temperature required for this depends on the semiconductor material lying in front of it and corresponds in terms of magnitude to that specified for the transport reaction; so z. B. with silicon, the recipient favorably at a tempera ture of 1050 to 1400 ° C, preferably 1100 to 1200 ° C at a vacuum of less than 0.01 bar in the course of typically up to about 5 hours, to evaporate silicon to effect monoxide by reaction of silicon dioxide and elemental silicon. Then, and advantageously immediately after the heating process, the actual chemical transport reaction can be initiated.

Die Bedingungen, unter denen ein solcher Transport der jeweils vorgelegten Halbleitermaterialien, d. h. ihre Überführung in eine flüchtige Phase oder Verbindung in einem Bereich des Rezipienten und deren Zersetzung und erneute Ablagerung in einem anderen Bereich des Rezipienten, stattfindet, sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise für viele Stoffe in dem Buch "Chemische Transportreaktionen" von H. Schäfer, Verlag Chemie, Weinheim (1962) beschrieben.The conditions under which such transportation of each submitted semiconductor materials, d. H. their transfer into a volatile phase or compound in a range of Recipients and their decomposition and redeposition in another area of the recipient that is taking place generally known and for example for many substances in the book "Chemical Transport Reactions" by H. Schäfer, Verlag Chemie, Weinheim (1962).

Als geeignete Transportmittel, also als Substanzen, deren An wesenheit im Rezipienten den Ablauf einer chemischen Transport reaktion ermöglicht, werden elementare Stoffe wie z. B. Wasser stoff, Schwefel, Selen, Tellur, Halogene oder Verbindungen wie z. B. die Halogenide der dritten, fünften oder sechsten Hauptgruppe des Periodensystems, z. B. BJ₃, PJ₃ oder TeCl₄, eingesetzt. Bevorzugt werden dabei, vor allem, wenn in einem abgeschlossenen System gearbeitet werden soll, Transportmittel verwendet, die in fester Form vorgelegt werden können, wie etwa Jod oder insbesondere Tellur.As suitable means of transport, i.e. as substances whose presence in the recipient enables the course of a chemical transport reaction, elementary substances such as. As water, sulfur, selenium, tellurium, halogens or compounds such. B. the halides of the third, fifth or sixth main group of the periodic table, for. B. BJ ₃ , PJ ₃ or TeCl ₄ used. Transport means that can be presented in solid form, such as iodine or in particular tellurium, are preferred, especially if work is to be carried out in a closed system.

Bei einem offenen System ist auch denkbar, einen Strom eines Trägergases wie Argon oder Wasserstoff mit einem Transport mittel wie z. B. Jod- oder Tellurdampf oder Halogen- bzw. Chalkogenwasserstoff zu beaufschlagen und durch den Rezipien ten zu leiten. With an open system it is also conceivable to have a stream of one Carrier gas such as argon or hydrogen with one transport medium such as B. iodine or tellurium vapor or halogen or Chalcogen to act on and through the recipient to lead.

Werden Transportmittel eingesetzt, die nicht im Sinne einer Dotierung wirken, wie z. B. die Halogene im Falle von Silicium oder Germanium, so lassen sich Schichten erzeugen, die die Dotierung der vorgelegten Halbleiterscheiben besitzen, wo bei natürlich mögliche An- bzw. Abreicherungseffekte zu be rücksichtigen sind. Die Verwendung von Transportmitteln, die gleichzeitig dotierend wirken, wie z. B. die Chalkogene im Falle von Silicium oder Germanium, führt zur Erzeugung von dotierten Schichten, wobei der Dotierstoff nach Maßgabe seiner Löslichkeit bei den jeweils eingestellten Reaktions bedingungen in die sich abscheidende Schicht eingebaut wird. Durch den Einsatz von flüchtigen Verbindungen wie BJ₃ oder PJ₃ (eine ähnliche Wirkung läßt sich auch mit Hilfe von Mischungen aus elementarem Jod und elementarem Bor oder Phos phor erzielen) kann auch der Einbau von dotierenden Stoffen wie Bor oder Phosphor erzielt werden, die für sich genommen nicht den Ablauf einer chemischen Transportreaktion bewirken können. Allgemein wird ein Einbau der Dotierstoffe in einer Konzentration von 10¹⁵ bis 10¹⁸ Atomen/cm³ des betreffenden Halbleitermaterials angestrebt.Are means of transport used that do not act in terms of a doping, such as. B. the halogens in the case of silicon or germanium, layers can be produced which have the doping of the semiconductor wafers, where naturally possible enrichment or depletion effects have to be taken into account. The use of means of transport that act simultaneously doping, such as. B. the chalcogens in the case of silicon or germanium, leads to the production of doped layers, the dopant being incorporated into the deposited layer in accordance with its solubility at the respectively set reaction conditions. By using volatile compounds such as BJ ₃ or PJ ₃ (a similar effect can also be achieved with the aid of mixtures of elemental iodine and elemental boron or phosphorus), the incorporation of doping substances such as boron or phosphorus can also be achieved cannot take the course of a chemical transport reaction. In general, the aim is to incorporate the dopants in a concentration of 10 ¹⁵ to 10 ¹⁸ atoms / cm ^{3 of} the semiconductor material in question.

Das jeweils ausgewählte Transportmittel, z. B. Jod oder Tellur, kann beispielsweise in der Form in den Rezipienten eingebracht werden, daß es analog der Figur zunächst in einem an die zum Vakuumsystem führenden Zuleitung angeschmolzenen Vorratsgefäß (Ausbuchtung 6) vorgelegt und gegebenenfalls gekühlt wird. Nach dem Ausheizen des mit den Halbleiterscheiben beschickten Rezipienten kann die Zuleitung 5 durch Abschmelzen beispiels weise in der Zone 9 geschlossen werden. Anschließend kann bei spielsweise durch Einkondensieren oder durch eine Drehung des Rezipienten das Transportmittel aus dem Vorratsgefäß in den eigentlichen Reaktionsraum überführt werden. Befindet sich ge mäß einer gleichfalls möglichen Methode das Transportmittel in einer abgeschmolzenen Kapillare, welche zunächst vorteil haft in einem kalten Teil des Rezipienten gehalten wird, so kann es aus dieser mit Hilfe mechanischer oder durch Erhitzen hervorgerufener Zerstörung freigesetzt werden.The selected means of transport, e.g. B. iodine or tellurium, for example, can be introduced into the recipient in the form that it is initially presented analogously to the figure in a melted to the supply line leading to the vacuum system storage vessel (bulge 6 ) and optionally cooled. After heating the recipient loaded with the semiconductor wafers, the feed line 5 can be closed, for example, in zone 9 by melting. The transport means can then be transferred from the storage vessel into the actual reaction space, for example by condensing or by rotating the recipient. If, according to an equally possible method, the means of transport is in a melted capillary, which is initially advantageously held in a cold part of the recipient, it can be released therefrom with the aid of mechanical or heat-induced destruction.

Die Menge des Transportmittels wird so gewählt, daß sich bei der vorgesehenen Arbeitstemperatur im Rezipienten ein Druck von 0,001 bis 10 bar aufbaut. Die erforderliche Menge läßt sich mit Hilfe der idealen Gasgleichung in guter Näherung ermitteln; Druckänderungen durch Verbindungsbildung oder Kondensationsphänomene können in der Regel vernächlässigt werden. Die optimalen Druckbereiche sind naturgemäß je nach Transportmittel und Halbleitermaterial verschieden; bei Si licium haben sich im Falle des Tellurs beispielsweise Drücke von 0,001 bis 0,5 bar bewährt, während bei Jod die besten Ergeb nisse im Bereich von etwa 0,1 bis 10 bar erzielt werden.The amount of transport is chosen so that at a pressure of the intended working temperature in the recipient from 0.001 to 10 bar. The required amount leaves with the help of the ideal gas equation in good approximation determine; Pressure changes due to connection formation or Condensation phenomena can usually be neglected will. The optimal pressure ranges are naturally dependent on Means of transport and semiconductor material different; at Si For example, in the case of tellurium, licium have pressures proven from 0.001 to 0.5 bar, while the best results for iodine nisse in the range of about 0.1 to 10 bar can be achieved.

Das gewünschte Transportverhalten im System wird dadurch er zielt, daß entlang der Reihe der Scheiben ein vorteilhaft möglichst linear verlaufender Temperaturgradient von bis zu 1,5°C/cm bevorzugt 0,1 bis 1,0°C/cm eingestellt wird, wo bei gemäß einer Faustregel dieser Temperaturgradient günstig innerhalb eines Temperaturbereiches liegt, dessen Obergrenze einen Wert knapp unterhalb der Schmelztemperatur des Halb leitermaterials und dessen Untergrenze etwa zwei Dritteln dieses in °C gemessenen Wertes entspricht. Oftmals kann jedoch aus apparativen Gründen die mögliche Obergrenze nicht vollständig ausgenützt werden, beispielsweise wenn diese im Falle eines aus Quarzglas gefertigten Rezipienten ober halb von dessen Erweichungstemperatur von etwa 1200 bis 1250°C liegt.This makes the desired transport behavior in the system aims that along the row of disks a beneficial Temperature gradient of up to as linear as possible 1.5 ° C / cm preferably 0.1 to 1.0 ° C / cm is set where in accordance with a rule of thumb this temperature gradient is favorable is within a temperature range, the upper limit a value just below the melting temperature of the half conductor material and its lower limit about two thirds corresponds to this value measured in ° C. Often can however, for equipment reasons, the possible upper limit is not fully exploited, for example if this in the case of a recipient made of quartz glass half of its softening temperature from about 1200 to 1250 ° C.

Die jeweils geforderten Temperaturgradienten lassen sich mit genügender Genauigkeit beispielsweise in sogenannten Gradien tenöfen erzeugen, d. h. widerstandsbeheizten Rohröfen von bis zu 200 cm Länge, die eine Vielzahl hintereinanderliegender, getrennt regelbarer und genau einstellbarer Heizzonen auf weisen. Auch andere Ofen mit geeignetem Temperaturprofil lassen sich einsetzen, wobei zweckmäßig in einem Vorversuch beispielsweise mittels eines Platin/Platin-Rhodium-Thermo elementes die Zone geeigneten Temperaturverlaufs innerhalb des beheizten Bereiches ermittelt wird.The required temperature gradients can be used sufficient accuracy, for example in so-called gradients generate ten furnaces, d. H. resistance heated tube furnaces from to with a length of 200 cm, which separately adjustable and precisely adjustable heating zones point. Other ovens with a suitable temperature profile can be used, expediently in a preliminary test for example by means of a platinum / platinum-rhodium thermo elementes the zone suitable temperature profile within of the heated area is determined.

Der eingestellte Temperaturgradient bewirkt, und zwar in Ab hängigkeit von der jeweils entweder von heiß nach kalt oder um gekehrt verlaufenden Transportrichtung, daß zwischen einan der gegenüberliegenden Flächen benachbarter Scheiben Trans portvorgänge ablaufen, wobei jeweils eine Fläche das Material liefert, welches die andere aufnimmt. Jede Scheibe wirkt so mit im Rahmen der Transportreaktion mit einer Fläche als Quelle, mit der anderen als Substrat. Ausgenommen sind ledig lich die am Anfang und Ende der Reihe befindlichen Scheiben, die naturgemäß bezüglich der Nachbarscheibe ausschließlich Quelle oder Substrat darstellen können.The set temperature gradient causes, in Ab dependence on either from hot to cold or around reverse transport direction that between one of the opposite surfaces of adjacent trans port operations take place, one surface each the material which receives the other. Every disc looks like this with in the context of the transport reaction with an area as Source, with the other as a substrate. Exceptions are single Lich the discs at the beginning and end of the row, which naturally only with regard to the neighboring window Can represent source or substrate.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, während der Transportreaktion die Richtung des Temperatur gradienten umzukehren, so daß er, vom Anfang der Scheiben reihe aus gesehen, abwechselnd ansteigend oder abfallend verläuft. Diese Umkehrung wird bevorzugt einmal, bisweilen je doch bis zu etwa 10mal, im Verlauf des Transportvorganges vor genommen. Hierfür eignen sich insbesondere Gradientenöfen, bei denen z. B. mit Hilfe einer Rechnersteuerung der Tempera turverlauf in den einzelnen Heizzonen in bestimmten Zeit intervallen abgeändert werden kann, so daß beispielsweise eine Abfolge jeweils spiegelbildlich verlaufender Tempera turgradienten entlang der Reihe der Halbleiterscheiben zu stande kommt. Auf diese Weise kann zwischen den Scheiben das Material mehrmals hin- und hertransportiert werden, wodurch beispielsweise im Falle von flüchtige Verbindungen bilden den Verunreinigungen im Oberflächenbereich der Scheiben durch deren Anreicherung in der Gasphase ein oftmals beträchtlicher Reinigungseffekt erzielt werden kann. Auch sogenannte Präzi pitate wie z. B. Ausscheidungen von Siliciumcarbid lassen sich auf diese Weise beseitigen.An advantageous embodiment of the invention consists in the direction of temperature during the transport reaction reverse gradient so that it, from the beginning of the discs rows seen, alternately increasing or decreasing runs. This reversal is preferred once, sometimes ever but up to about 10 times in the course of the transport process taken. Gradient furnaces are particularly suitable for this, where z. B. with the help of a computer control of tempera The course of the door in the individual heating zones at a certain time intervals can be changed so that, for example a sequence of tempera in mirror image Gradients along the row of semiconductor wafers came. In this way, between the discs Material is transported back and forth several times, whereby for example, in the case of volatile compounds the contamination in the surface area of the panes their accumulation in the gas phase is often considerable Cleaning effect can be achieved. Also known as preci quotes such as B. Excretions of silicon carbide can eliminate this way.

Die Bedingungen, bei denen die chemische Transportreaktion abläuft, werden so lange aufrechterhalten, bis das Halblei termaterial in der gewünschten Schichtdicke abgetragen bzw. aufgewachsen ist. Dabei kann als Grenzfall der Prozeß so weit geführt werden, daß jeweils die gesamte Scheibe abge tragen und erneut abgeschieden wird, was letztlich einem Weiterrücken der Scheiben um einen Platz innerhalb der Reihe entspricht. In der Regel ist jedoch für die meisten Anwen dungen die Erzeugung einer mindestens 3% der Scheibendicke entsprechenden Schicht, die eine Dicke von vorteilhaft 10 bis 100 µm, vorzugsweise 20 bis 50 µm aufweist, aus reichend.The conditions under which the chemical transport reaction expires are maintained until the semi-lead Term material in the desired layer thickness removed or grew up. The process can be used as a limit be performed far that abge the entire disc wear and re-deposited, which is ultimately what one Advance the discs by one place in the row corresponds. Usually, however, for most users generation of at least 3% of the slice thickness corresponding layer, which advantageously has a thickness of 10 up to 100 µm, preferably 20 to 50 µm reaching.

Die dafür erforderliche Zeit hängt stark von der Natur des Transportmittels und des Halbleitermaterials sowie von den eingestellten Temperatur- und Druckwerten ab. Zweckmäßig ermittelt man daher die den geplanten Transportbedingungen entsprechende Transportrate empirisch anhand von Vorversuchen und nach deren Maßgabe den für die Erzeugung der beabsich tigten Schichtdicke erforderlichen Zeitbedarf.The time required for this depends heavily on the nature of the Means of transport and the semiconductor material and of the set temperature and pressure values. Appropriately one therefore determines the planned transport conditions Corresponding transport rate empirically based on preliminary tests and in accordance with the conditions for the generation of the intention required layer time required.

Nach Abschluß der Transportreaktion beispielsweise durch Temperatursenkung können dem Rezipienten Halbleiterschei ben entnommen werden, die auf einer Seite mit einer neu erzeugten Schicht in der gewünschten Dicke versehen sind, während auf der anderen Seite bei einwandfreier Prozeß führung das Halbleitermaterial in der entsprechenden Dicke abgetragen ist. Die erzeugte Schicht weist in der Regel gegenüber dem Ausgangsmaterial eine erhöhte Reinheit, in vielen Fällen aber auch eine geringere Anzahl von Defekten, beispiels weise Präzipitaten wie Siliciumcarbid und durch diese verursachte Gitter störungen, auf. Die erhaltenen Scheiben besitzen daher in der Regel gegenüber dem Ausgangsmaterial verbesserte Eigen schaften. Beispielsweise läßt sich durch eine derartige Be handlung die Qualität von Siliciumscheiben, die ansonsten nur die Her stellung von Solarzellen mit geringem Wirkungsgrad gestatten, erheblich verbessern. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß für die Erzeugung der Schichten kein zu sätzliches Quellen- und Substratmaterial aufgewendet werden muß. Insbesondere kann dadurch mit Dotierstoffen mit hoher Flüchtigkeit und kleinem Segregationskoeffizienten, wie z. B. Chalkogenen oder Elementen der 5. Hauptgruppe, dotiert werden, die über die Schmelze nur schwierig in hoher Konzentration und homogener Verteilung einzubauen sind. Gegebenenfalls während des Abscheidungsprozesses entstandene Unregelmä ßigkeiten, z. B. in bezug auf Ebenheit, Keiligkeit oder Planparallelität der Scheibenoberflächen, die insbesondere im Randbereich auftreten kön nen, lassen sich durch anschließende mechanische Bearbeitung wieder be seitigen, beispielsweise durch Läppen, Polieren oder Abschleifen.After completion of the transport reaction, for example by Lowering the temperature can cause the semiconductor wafer ben are taken on one side with a new produced layer are provided in the desired thickness, while on the other hand with flawless process guide the semiconductor material in the appropriate thickness is worn. The layer generated usually shows an increased purity compared to the starting material, in many cases but also a smaller number of defects, for example wise precipitates such as silicon carbide and lattices caused by them disorders, on. The disks obtained therefore have in usually improved compared to the original material create. For example, such a Be the quality of silicon wafers, which otherwise only the manufacturer allow the provision of low-efficiency solar cells, improve significantly. A particular advantage of the process lies in the fact that none of the layers are created additional source and substrate material are used got to. In particular, this can be done with dopants with high volatility and small segregation coefficient, such as. B. chalcogen or elements of 5. Main group, which are difficult to dope over the melt high concentration and homogeneous distribution. Irregularities that may have arisen during the deposition process liquids, e.g. B. in terms of flatness, taper or parallelism the pane surfaces, which can occur especially in the edge area can be used again by subsequent machining sided, for example by lapping, polishing or grinding.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert:The process according to the invention is illustrated by the examples below explained in more detail:

example 1

In einen aus zwei spiegelsymmetrischen Hälften zusammensetz baren, aus Quarzglasgestänge mit keilförmigen Ausnehmungen zur Aufnahme von Halbleiterscheiben gefertigten Scheiben träger wurden in einem Abstand von jeweils 10 mm zueinander 10 einkristalline Siliciumscheiben (⌀ 10 cm, (111)-Orien tierung, Scheibendicke ca. 400 µm, Te-Gehalt unterhalb der Nachweisgrenze) eingestellt. Die Anordnung der Scheiben zu einander war planparallel, wobei ein einer Abweichung von ±0,1° aus der genau planparallelen Position entsprechendes leichtes Spiel der Scheiben gegeneinander noch zulässig war. In one composed of two mirror-symmetrical halves baren, made of quartz glass rods with wedge-shaped recesses for holding semiconductor wafers Carriers were spaced 10 mm apart 10 single-crystal silicon wafers (⌀ 10 cm, (111) orien tion, slice thickness approx. 400 µm, Te content below Detection limit). The arrangement of the disks too each other was plane-parallel, with a deviation of ± 0.1 ° from the exactly plane-parallel position slight play of the discs against each other was still permitted.

Der beladene Scheibenträger wurde in ein einseitig abge schmolzenes Reaktionsrohr aus Quarzglas (Innendurchmesser ca. 11 cm) eingeführt. Anschließend wurde auch die andere Seite des Reaktionsrohres durch Anschmelzen des trichter förmig aufgeweiteten, gemäß der Figur gestalteten Ansatz stückes, welches in die Zuleitung mit daran seitlich an gesetztem Tellurvorratsbehälter überging, verschlossen. Letzterer wurde anschließend mit einer nach dem idealen Gasgesetz berechneten für die Erzeugung eines Tellur druckes von ca. 50 mbar bei 1100°C im Reaktionsraum aus reichenden Tellurmenge befüllt.The loaded disc carrier was removed on one side fused reaction tube made of quartz glass (inner diameter approx. 11 cm). Then the other one too Side of the reaction tube by melting the funnel widened shape, designed according to the figure piece, which is in the supply line with it on the side set tellurium storage container passed, closed. The latter was then created with one after the ideal Gas law calculated for the production of a tellurium pressure of approx. 50 mbar at 1100 ° C in the reaction chamber sufficient amount of tellurium.

Nun wurde der solchermaßen vorbereitete Rezipient an eine Vakuumpumpe angeschlossen, in einen auf 1150°C vorgeheizten, widerstandsbeheizten Gradientenofen eingefahren, und für ca. 5 Stunden bei einem Vakuum von ca. 10^-2 mbar ausge heizt. Der außerhalb des Ofens verbliebene Tellurvorrat brauchte dabei nicht zusätzlich gekühlt zu werden. Danach wurde das System durch Abschmelzen der Zuleitung geschlos sen, und das Tellur aus dem Vorratsbehälter in den Reak tionsraum geschüttelt. Schließlich wurde das Ansatzstück am Ende seines sich verengenden Bereiches abgeschmolzen, so daß ein beidseitig geschlossener, rohrförmiger, mit dem Scheibenträger sowie mit Tellur beschickter Rezipient zur Verfügung stand.Now the recipient prepared in this way was connected to a vacuum pump, moved into a resistance-heated gradient oven preheated to 1150 ° C., and heated for about 5 hours at a vacuum of about 10 ^-2 mbar. The tellurium remaining outside the furnace did not need to be cooled additionally. The system was then closed by melting the supply line and the tellurium shaken from the storage container into the reaction space. Finally, the end piece was melted off at the end of its narrowing area, so that a tubular container, closed on both sides, was available with the disk carrier and with tellurium.

Dieser wurde nun in einen Bereich des Gradientenofens ein geführt, in dem ein um eine mittlere Temperatur von ca. 1100°C eingestellter Temperaturgradient von ca. 1°C/cm vorlag. Das Temperaturprofil des Ofens war vorher für ver schiedene mittlere Temperaturen genau vermessen worden. This has now been inserted into an area of the gradient oven in which a temperature of approx. 1100 ° C set temperature gradient of approx. 1 ° C / cm Template. The temperature profile of the furnace was previously for ver different average temperatures have been measured precisely.

Bei dieser Temperatur war im System ein Tellurdruck von ca. 50 mbar zu erwarten. Durch das vorgelegte Tellur und den eingestellten Temperaturgradienten kam eine Trans portreaktion in Gang, in deren Verlauf von der jeweils auf höherer Temperatur befindlichen Scheibenoberfläche Silicium abgetragen wurde und auf der gegenüberliegenden, kälteren Oberfläche der Nachbarscheibe wieder niederschlug. Diese Bedingungen wurden für ca. 4 Stunden aufrechterhalten, um auf allen Scheiben eine einwandfreie Oberfläche herzu stellen und ggf. noch vorhandene, die Transportreaktion hemmende Oberflächenstörungen beseitigen. Danach wurde der Temperaturgradient umgekehrt, d. h. die vorher heißeste Scheibe wurde nun auf die tiefste Temperatur gebracht, während die vorher kälteste Scheibe auf die vergleichs weise höchste Temperatur aufgeheizt wurde. Die mittlere Temperatur von ca. 1100°C sowie der Gradient von ca. 1°C/cm wurde beibehalten. (Eine solche Verfahrensweise ist jedoch nicht zwingend vorgeschrieben; grundsätzlich können bei jeder Umkehrung - wie auch im Verlaufe jeweils eines Transportschrittes - andere mittlere Temperaturen und Gradienten eingestellt werden.)At this temperature, a tellurium pressure of approx. 50 mbar was to be expected in the system. Due to the tellurium and the set temperature gradient, a transport reaction started, during which silicon was removed from the surface of the glass, which was at a higher temperature, and then deposited again on the opposite, colder surface of the neighboring glass. These conditions were maintained for approx. 4 hours in order to produce a perfect surface on all panes and to remove any surface defects which might be present and which inhibited the transport reaction. Then the temperature gradient was reversed, ie the previously hottest disk was now brought to the lowest temperature, while the previously coldest disk was heated to the comparatively highest temperature. The average temperature of approx. 1100 ° C and the gradient of approx. 1 ° C / cm were maintained. (However, such a procedure is not mandatory; in principle, each reversal - as in the course of a transport step - different average temperatures and gradients can be set.)

Nach ca. 12 Stunden unter diesen Bedingungen war gemäß den in Vorversuchen ermittelten Transportraten jeweils eine Schicht in der gewünschten Dicke von ca. 300 µm abgetragen bzw. abgeschieden worden. Nun wurde die Trans portreaktion beendet, indem der Rezipient aus dem Ofen gefahren und abkühlen gelassen wurde. Anschließend wurde das Reaktionsgefäß aufgesägt und der Scheibenträger mit den Scheiben entnommen.After about 12 hours under these conditions it was according to the transport rates determined in preliminary tests a layer in the desired thickness of approx. 300 µm removed or deposited. Now the Trans port reaction ended by the recipient out of the oven was driven and allowed to cool. Then was sawn the reaction vessel and the disc carrier with taken from the discs.

Die mittleren 8 Siliciumscheiben - die Anfangs- und End scheiben der Reihe wurden verworfen - wiesen in der 300 µm dicken aufgewachsenen Schicht eine Tellur-Dotierung von ca. 10¹⁶ Atomen Te/cm³ auf. Die Versetzungsdichte betrug ca. 500/cm² im Vergleich zu ca. 10 000/cm² in auf herkömmliche Art gemäß der eingangs genannten DE-OS 31 17 072 (bzw. der entsprechenden US-PS 44 31 475) hergestellten, tellurdo tierten Halbleiterscheiben.The middle 8 silicon wafers - the beginning and end wafers of the series were discarded - had a tellurium doping of approx. 10 ¹⁶ atoms Te / cm ³ in the 300 µm thick grown layer. The dislocation density was approximately 500 / cm ² compared to approximately 10,000 / cm ² in a conventional manner according to the aforementioned DE-OS 31 17 072 (or the corresponding US-PS 44 31 475), tellurdo-tied semiconductor wafers .

Example 2

Gemäß der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde im Rezipienten eine Gruppe von 5 Siliciumscheiben ((111)-Orientierung spezifischer Widerstand 0,1 Ohmcm, Bor-Gehalt 4,4 Atom-ppm, Durchmesser 10 cm, Scheibendicke 1000 µm) in der Weise planparallel zueinander angeordnet, daß der Abstand von der ersten zur zweiten Scheibe 0,4 mm, von dieser zur dritten 1 mm, von dieser zur vierten 2 mm und von dieser zur fünften Scheibe 3 mm betrug.According to the procedure described in Example 1, a group of 5 silicon wafers ((111) orientation, specific resistance 0.1 ohm cm, boron content 4.4 atom ppm, diameter 10 cm, wafer thickness 1000 μm) became plane-parallel in the manner arranged to each other that the distance from the first to the second disc 0.4 mm, from this to the third 1 mm, from this to the fourth 2 mm and from this to the fifth disc was 3 mm.

Nach fünfstündigem Ausheizen (ca. 1200°C, ca. 10^-6 mbar) wurde der Rezipient abgeschmolzen und in einen Bereich des Ofens gefahren, in dem um eine mittlere Temperatur von 1200°C ein Temperaturgradient von etwa 0,9°C/cm vorlag. Als Transport- und Dotiermittel wurde Tellur verwendet; die eingewogene Menge ließ bei dem im System vorliegenden Bedingungen einen Druck von ca. 6 mbar entstehen.After five hours of heating (approx. 1200 ° C, approx. 10 ^-6 mbar), the recipient was melted down and moved into an area of the furnace in which a temperature gradient of approx. 0.9 ° C / cm around an average temperature of 1200 ° C Template. Tellurium was used as a transport and dopant; the weighed-in quantity created a pressure of approx. 6 mbar under the conditions in the system.

Zunächst wurde der Temperaturgradient für ca. 8 Stunden so eingestellt, daß der Gasphasentransport zu der ersten Scheibe hin gerichtet war. Danach wurde die Richtung des Temperaturgradienten (und damit auch die Transportrichtung) umgekehrt und diese Bedingungen für ca. 48 Stunden beibe halten. Danach wurde die Transportreaktion gestoppt und die Scheiben entnommen. Die Dicke der abgetragenen bzw. aufgewachsenen Schicht betrug bei allen Scheiben ca. 750 µm. First the temperature gradient was for about 8 hours set so that the gas phase transport to the first Disc was facing. After that, the direction of the Temperature gradients (and thus also the transport direction) vice versa and keep these conditions for about 48 hours hold. The transport reaction was then stopped and the discs removed. The thickness of the removed or grown layer was about 750 microns for all discs.

Mit Hilfe der induktiv gekoppelten Plasma-Emissionsspektros kopie wurde der Bor-Gehalt der durch Transport erzeugten Schicht bestimmt. Er betrug bei den ersten beiden Scheiben 4,4 Atom-ppm, bei der dritten 2,9 Atom-ppm, bei der vierten 3,4 Atom-ppm und lag bei der letzten unterhalb der Nach weisgrenze von 2,1 Atom-ppm.With the help of the inductively coupled plasma emission spectros The boron content of those produced by transport was copied Layer determined. It was the first two discs 4.4 atomic ppm, with the third 2.9 atomic ppm, with the fourth 3.4 atomic ppm and was below the night in the last detection limit of 2.1 atomic ppm.

Example 3

Analog der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurden in einem Rezipienten aus Quarzglas 10 quadratische Scheiben (Kantenlänge ca. 10 cm, Scheibendichte ca. 500 µm, Tellur- Gehalt unterhalb der Nachweisgrenze) aus multikristallinem Silicium (gemäß DE-OS 25 08 803 bzw. der entsprechenden US-PS 43 82 838) in einem Scheibenträger planparallel zu einander in einem Abstand von jeweils 10 mm angeordnet. Eine Abweichung um ±0,2° von der idealen planparallelen Lage wurde als noch zulässig erachtet.Analogous to the procedure described in Example 1 10 square disks in a quartz glass recipient (Edge length approx. 10 cm, disc density approx. 500 µm, tellurium Content below the detection limit) from multicrystalline Silicon (according to DE-OS 25 08 803 or the corresponding US-PS 43 82 838) in a disc carrier plane-parallel arranged at a distance of 10 mm from each other. A Deviation by ± 0.2 ° from the ideal plane-parallel position was still considered admissible.

Nach dreistündigem Ausheizen bei ca. 1100°C und 0,1 mbar wurde das System mit Tellur beschickt, durch Abschmelzen abgeschlossen, und in eine Zone des Gradientenofens gescho ben, in der sich um einen Mittelwert von ca. 1100°C ein Temperaturgradient von ca. 1°C/cm ausgebildet hatte. Nach zwei Stunden wurde zur Umkehrung der Transportrichtung die Richtung des Temperaturgradienten umgekehrt; die Bedingungen wurden unter Einhaltung der mittleren Temperatur von 1100°C für 6 Stunden beibehalten. Der Tellurdruck im System betrug dabei ca. 50 mbar.After heating for three hours at approx. 1100 ° C and 0.1 mbar the system was charged with tellurium by melting completed, and shot into a zone of the gradient oven ben in which there is a mean value of approx. 1100 ° C Temperature gradient of about 1 ° C / cm had formed. To two hours was used to reverse the direction of transport Reversed direction of temperature gradient; the conditions were maintained at an average temperature of 1100 ° C maintained for 6 hours. The tellurium pressure in the system was about 50 mbar.

Nach Beendigung der Transportreaktion wurden die Scheiben entnommen, die nunmehr einseitig eine ca. 400 µm dicke tellurdotierte Siliciumschicht trugen, deren multikristal line Kristallitstruktur jeweils der ursprünglich vorhande nen Substratfläche entsprach. Der Telluranteil betrug etwa 10¹⁶ Atome Te/cm³ und wurde jeweils mit Hilfe der Tieftemperatur-Infrarotspektroskopie bestimmt.After the transport reaction had ended, the disks were removed, which now had an approximately 400 μm thick tellurium-doped silicon layer on their one side, the multicristal line crystallite structure of which corresponded in each case to the substrate surface originally present. The tellurium content was about 10 ¹⁶ atoms Te / cm ³ and was determined in each case with the aid of low-temperature infrared spectroscopy.

Example 4

10 Scheiben aus einkristallinem Galliumarsenid (Durchmesser ca. 7,5 cm, Dicke ca. 500 µm) wurden in Analogie zu dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren in einem Scheiben träger planparallel (zulässige Abweichung ±1,0°) in einem Abstand von 10 mm voneinander angeordnet und in einen Re zipienten aus Quarzglas eingeschmolzen, nachdem das System für ca. 3 Stunden bei ca. 1100°C und ca. 0.1 mbar ausge heizt worden war. Als Transportmittel war nach dem Ausheizen eine für den Aufbau eines Partialdruckes von 500 mbar bei 1100°C ausreichende Menge Jod in das System eingebracht worden.10 disks of single crystal gallium arsenide (diameter approx. 7.5 cm, thickness approx. 500 µm) were made in analogy to the The one-slice method described in Example 1 carrier plane-parallel (permissible deviation ± 1.0 °) in one Distance of 10 mm from each other and in a Re After melting the system, quartz glass melted down for approx. 3 hours at approx. 1100 ° C and approx. 0.1 mbar had been heated. As a means of transport was after baking one for building up a partial pressure of 500 mbar A sufficient amount of iodine was introduced into the system at 1100 ° C been.

Der Rezipient wurde nun in eine Zone eines Gradientenofens eingeführt, in der um eine mittlere Temperatur von ca. 1090°C ein Temperaturgradient von etwa 0,5°C/cm vorlag.The recipient was now in a zone of a gradient oven introduced in which around an average temperature of approx. 1090 ° C was a temperature gradient of about 0.5 ° C / cm.

Die sich einstellende Richtung der allmählich einsetzenden Transportreaktion wurde zunächst für ca. 5 Stunden beibe halten. Dann wurde durch Umkehrung des Temperaturgradienten auch die Transportrichtung gedreht. Unter diesen Bedingungen (mittlere Temperatur 1100°C) wurde das System schließlich ca. 24 Stunden belassen. Die anschließend entnommenen Schei ben besaßen eine ca. 400 µm dicke Schicht, die durch Trans port von der jeweiligen Nachbarscheibe aufgewachsen war.The emerging direction of the gradually beginning Transport reaction was initially carried out for about 5 hours hold. Then by reversing the temperature gradient also the direction of transport rotated. Under these conditions (average temperature 1100 ° C) the system eventually became leave for approx. 24 hours. The shit subsequently removed ben had an approximately 400 µm thick layer, which by Trans port had grown up from the respective neighboring window.

Claims

1. A process for the production of pure semiconductor material layers on semiconductor wafers by deposition from the gas phase, characterized in that the intended number of semiconductor wafers is aligned in a row in parallel in a row in an evacuable recipient and subjected to conditions which allow the course of a chemical transport reaction in the manner that each semiconductor wafer, except for the first and last of the series, each with one wafer surface as a source, with the other wafer benfläche acts as a substrate and that these conditions are maintained until the semiconductor material in the individual wafers deposited in the desired layer thickness or worn away.

2. The method according to claim 1, characterized records that the semiconductor wafers in one A distance of 0.1 to 10 mm to each other can be arranged.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized characterized in that along the row of Semiconductor wafers a temperature gradient of up to 1.5 ° C / cm is set.

4. The method according to claim 3, characterized records that during the transport reaction Reverse direction of the temperature gradient becomes.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in the row up to 100 individual semiconductor wafers behind be arranged one another.

6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the thickness of the removed or deposited layer at least Corresponds to 3% of the slice thickness.

7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that as a half conductor material silicon is used.