DE2729889C3 - Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von dotiertem Borphosphid auf einem Substrat - Google Patents

Description

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wobei M=Zn, Cd, flg. R = ein Kohlenwasserstoff rest und <"' = R oder Halogen ist. in einer Menge von 0.05 bis ίί) Mol pro Mol der Borverbindung oder 2» Schwefelwasserstoff. Selenwasserstoff. Tellurwasserstoff in einer Menge von 10 ⁴ bis 10 Mol pro Mol der Borv erbindung zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgas 0,5 bis 50 Mol der _■» Verbindungen

pro Mol der Borverbindung /.. gesetzt werden.

!. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß R eine Alkylgruppe mil I bis 4 Kohlenstoffatomen und R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Chlor oder Brom bedeuten.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Tragergas aus Stickstoff oder ein Edelgas, das weniger als "50 Vol. % Wasserstoff enthalt, oder aus einer Mischung davon einsetzt und Phosphortrichlorul und Diboran im Verhältnis zwischen 20 und 200 bei einer Substrattempcraliir zwischen 880 und 1100 ( umsetzt.

5 Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekenn zeichnet, daß die Konzentralion des Diborans in dem pru Minulc durch das Reaktionsgefäß strömen den Reaktionsg.is zwischen 2 χ· 10 ^h und 5x10 ' Molbcinik'i

Die I rlindiing betrifft ein Verfahren /um 'jpilakli »chen Aufwachsen von dotiertem Borphosphid .ml einem Substrat, vv >bci Borhydride oder halogenide mn Phosphor hydriden oder halogeniden hei einer fempe raliir zwischen 85(J und 11(X)-L umgesetzt werden.

Gin solches Verfahren ist aus |. of Applied Physics 42 (Jan. 1071). Seiten 420 - 424 bekannt.

Ks ist schwierig, einen qualitativ hochwertigen Borphosphklkristall hcr/iistellcn, da dessen Kristall Wachstum schwieriger ist als bei anderen Elementen der Gruppe III. Vl und V des Periodensystems der chemischen Elemente (PSE). wie OaAs. GaP und dergleichen. Infolgedessen ist es außerordentlich schwierig, bei einem Dotierungsverfahren durch das Fremdatom-Element der Gruppe Ub des PSF. einen Akzeptorgehalt oder durch das Fremdatom-Element der Gruppe VIb des PSE einen Donatorgehalt zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum epnaktischen Aufwachsen von dotiertem Borphosphid auf einem Substrat anzugeben, bei dem eine qualitativ hochwertige epitaxiale Borphosphid-Sehicht vom p- oder n-l.eitungstyp aus der Gasphase gezogen wird.

Diese Aufgabe wird durch das in dem Hauptanspruch gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgewachsene, dotierte Borphosphidschicht hat eine ausgezeichnete Kristallstruktur, wobei bei der reflektierenden Elektronenbeugung die Kikuchi-Banden beobachtet werden. Man erhalt eine L.idungsträgerbeweglichkeit von bis zu 50 cm-7 V. see. woraus sich ergibt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Borphosphidschicht ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hat.

Bei dem beanspruchten Verfahren werden als Borverbindung Diboran und als Phosphorverbindung Phosphin oder Phosphorchlorid, -bromid oder -jodid in einem Verhältnis PH,/B>H_b bzw. PXi(X = Halogen)/-Bill· von 10bis400bevorzugt eingesetzt.

Vcneilhaft werden auch Borchlorid. -bromid. -jodid zusammen mit Phosphorchlorid, -bromid. jodid (in einem Verhältnis von PXj/2(BX;) (worin X = Halogen) von 10 bis 400 eingesetzt. Dabei wird bevorzugt bei einer Temperatur/wischen 950 und 1100 C gearbeitet.

Eine weitere bevorzugte Ausführung des erfindungsgemaCen Verfahrens besteht darin, daß dem Reaktionsgas 0.5 bis 50 Mol der Verbindungen

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pro Mol der Bm \ erbindung zugesetzt werden.

I ine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfin dungsgcmalien Verfahrens besteht dann, daß in der allgemeinen formel R eine Alkylgruppe mit I bis 4 Kohlenstoffatomen und R' eine Alkylgruppe mit I bis 4 Kohlcnsloff.iliiiiii-n oder ( hlor udcr Brom bedeuten

Als Ir.igergas kann man Stickstoff oder ein I'dclg.is. das weniger als 40 VoI "Ίι Wasserstoff enthält, odc eine Mischung davon ein/usel/en und Phosphorlriehlond und Diboran im Verhältnis /wischen 20 und 200 bei einer Suhstiattcmpcraliii /vvis>hen 88(1 und IKIO ( umse'/en Dabei isl bevor/in·
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Mol betragen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des crfindungsgemä-Ucn Verfahrens besieht ferner darin, daß als Substrat ein .Silicium·, Germanium-, Siliciumcarbid-. Saphir- oder Spinell-, Einkristall- oder ein Verbund-Halbleitersubstrat verwendet wird, das aus einer Einkristallschicht aus Borphosphid besteht, die auf die Oberfläche eines Silicium-, Germanium-, Siliciumcarbid-, Saphir- oder Spinell-Einkristalls aufgebracht worden ist.

lall das verwendete Xenon und Argon cn des Dibnr.ins in nsgef.ill strömenden nd clvv,ι ") » 10 '

Pie Erfindung wird nachfolgend unier Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Temperatur vun flüssigem Diäthylzink und der Trägerkonzentration der aufgewachsenen Borphosphid-Schicht erläutert, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Vorrichtung zum Wachsenlassen eines Bor phosphid-Halbleiters.

Das für das Wachstum des Borphosphids in der Cjjsphase verwendete Reaktionsgas umfaßt Kombinationen aus Bor- und Phosphorhydriden, Bor- und Phosphorhaiogeniden, Borhydrid und einem Phosphorhalogenid und einem Borhalogenid und einem Phos phorhydrid /u typischer. Borhydriden gehören solche der Formel B_nH_nt4, wie z. B. Diboran (BiH₀). BifU und BioHt,. sowie solche der Formel BnH_n,b. wie z.B. Tetraboran (I)₄Hi₀) und R-,Hn. /u Phtisphorhydnden gehören Phosphin (PH₁) und Diphosphin (P>H₄). Zu typischen Halogeniden gehören tiortrichlorid (BCIi). Bortribromid (BBn). Bortrijodid (BJi). Phov lhoriiiehlorid (PCIi). Phosphoriribromid (PBrι), Phosphortrijodid (PIi). Phosphorpcntachlorid (PCU). Phosphorpentabro mid (PBrO. Phosphorpeniajodid (PJs).

Die organische Verbindung als Verunreinigungsquel-Ie wird im flüssigen Zustand gehallen und die Menge der Verunreinigung, die dem Reaklionsgas zugeführt werden soll wird variiert, indem man den Dampfdruck der flüssigen Verbindung durch Änderung der Temperatur steuert, und indem man die Strömungsgeschwindigkeit des Tragergases fur die Aufnahme der organische ι Verbindung steuert.

Beispiele für Verbindungen der Formel

Dimeihylzink. Diälhyl/ink. Di-n propylzink. Diisopru ipylzink. Di η butylzink. Di see. butylzink. Dioctylzink. Didecylzink. Didodecylzink. Distearylzink. Dipropenyl /ink. Diphenylzink. Dimethylcadmium. Diäthylcadmium. Di-n prifpylciidniuim. Di π butylc idmiuni, Dioclylcad niiiini. Didodecylcadmium. Dipropenylcadmium. Diphenyle admiuni. Dimelhylqiiecksilber. Diäihylquecksilher Di-n propy !quecksilber. Diisopmpy !quecksilber. Di η buty !quecksilber. Diovty!quecksilber. Didodecylqucck silber Dipheny!quecksilber. Melhylqiiecksilberchlorid. Methylquecksilberbronvd. Melhylquci ksilber|odid. Älhylqtiecksilberchlorid. Älhvlquecksilberbromid.

η Propylquecksilber ehlond. Isoprupvlqueeksilberchlo ritl. η l!ulvlqiier',.silberchlond I iir die Dotierung kann cm Gemisch verwende! werden, das 2 chIit Michr Veninuinigungsclemenlc enlh.ill

Hei der Herstellung eines llnrphosphid -I lalhlcilcrs vom ρ T ν ρ durch epiukiisc. hes '.V,u hsliim eines lim phosphid Halbleiters linier V ei Wendung von Phos phortnchlorid und Diboran werden besonders vorteil hafte Ergebnisse eiz.ielt, wenn man das Krislallwaehstiim linier Verwendung von Stickstoff oder eines Edelgases, das weniger als 90 Vol.-% Wasserstoff enthüll, oder einer Mischung davon als Trägergas mit einem Zusammciisetzungsverhälinis von Phosphortrichlorid zu Diboran von 20 bis 200 und bei einer Substratlcmpcrntiir zwischen 880 und 1100"C durchführt.

Die so hergestellt-.· Borphosphid-I lalhleiterschjeht

vom p-Typ bildet eine spiegelnde Oberfläche und weist eine ausgezeichnete Kristallstrukiur auf und bei der reflektierenden F.lektronenbeugiing sind Kikuchi-Banden zu beobachten. Man erhält eine Beweglichkeit von bis zu 50 em-VV · see. (bei einer Dicke von I Mikron). Da Diboran beim Wachstum der Borphosphid Halbleiierschicht die Geschwindigkeit-bestimmende Stufe dar stellt, kann die Filmdicke durch bloßes Kontrollieren der

in Diboranmenge genau gesteuert werden.

Obgleich jeder der Fläehenindices (100). (110) und (111) für das Halbleitersubstrat verwendet werden kann, wird die beste Kristallinität mit der Halbleiterschicht aus dem Borphosphid. die auf einer (100)-Flache r, gebildet wird, ei zielt. Insbesondere ein BP/Si-Verbund Halbleitersubstrat, das aus einem Siliciumsubstrat mit darauf erzeugtem Borphosphid besteht, liefert innerhalb eines breiten Bereiches unter den erfindiingsgemäUen Wachstunisbedingungen eine ausgezeichnete Kristall· Ju nität.

Fs wurde gefunden, dall eine elektrische Leitung wnn η-Typ erhallen wird, wenn unter Verwendung von nur Wasserstoff als Tragergas eine Halbleiterschichi aus Borphosphid gebildet wird, wogegen eine elektrische r, l.eitii.ig vom p-Typ erhalten wird, wenn der Wasserstoff mehr als !0 VoI-¹Vo Stickstoff oder Edelgase, wie Xet.on. Argon. Helium enthält.

Die F.rfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschrankt zu sein

Beispiel 1

Fm Si-Substrat mit einer (100) (HO)- oder (111) Flache, die einer Spiegelp'ilierung unterworfen worden

ι-, war. wurde auf einen mit SiC" beschichteten C'-Träger gelegt und mittels einer Radiofrequenzinduktionserhit /ungseinrichtung. die mit einem Quarzreak'ionsrohr verbunden war. auf eine WachMumstemper..;ur von 930 C erhitzt, wodurch ein epitaktisches Wachstum bei

in einer B;H(,-Konzentration von 2x10 '· Mol/Min, und bei einem PHι/Β^Ηο Molverhältnis von 1 >0 bewirk! wurde. Die Temperatur des in einem Blasenzähler aus rostfreiem Stahl enthaltenen flüssigen üiälhylzinks wurde an dem gewiinsthlcn Punkt innerhalb des

t, Bereiches von -20 bis 50 ( gehalten, um den Dampfdruck des Diäthylzinks während des cpilakti sehen Wachstums zu steuern Wasserstoff (II.·) wurde als Aufnahmegas in der gewünschten Geschwindigkeit: zwischen > und 100 cm'/Min. zugeführt mittels eines

in Rohres aus rostfrv iem Stahl, das für die Einführung des Reakiionsgases hei etwa 90 ( gehalten wurde, in -las Quarzreaklionsiohr geleitet und dann mit dem Reak (ioiisgas gemischt. Die Menge des zugcfuhitcn Diäthylzinks (DFZ) wurde so gesteuert, dall cm DEZ/U>H„·

>, Molverh.tltnis von 1.0 erhalten wurde.

Die mit Zn donerie. in der Gasphase aufgewachsene BP Schicht hatte eine Filmdicke von 2 Mikron Nach dem \ufwachsen wurde das Si Substrat durch Λ ι /cn mittels Hl UNO, entfernt und die Tragerdiihle wurde

«ι nach der Van der Hmiw-MelliDtlu gemessen. Die mit /n dotierte Schicht wies eine p-Leitung iiuf. Die in der Gasphase aufgewachsene BP-Schicht, die nicht mit Zink dotiert worden war. wies eine n-Lciiung auf und die Trägerdichtc betri^ weniger als 5 κ IO^lb cm '.

hi Die Fig. I der beiliegenden Zeichnungen zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur des flüssigen Diiilhyl/.inks und der Trägcrkonzentration in der aufgewachsenen BP-Schichl. Wie aus der I ig. I zu

ersehen ist, wurde bei einer Temperatur der Flüssigkeil unterhalb O C keine p-Schicht erhallen. Bei einer Temperatur oberhalb 10"C" nahm die Trägcrcliclue mit dem Anstieg der Temperatur der Flüssigkeit zu. Bei der reflektierenden Elektronenbeugung wurde keine wesentliche Verschlechterung der in der Gasphase aufgewachsenen BP-Schicht durch Zugabc des Diäthyl-/inks beobachtet. Es konnte keine zufriedenstellende ZN-Dotieriing unter anderen Bedingungen als dem oben angegebenen Temperaturbereich für das Kristallwachstum und dem Bereich für das DEZ/B2I lö-Molverhältnis erzielt werden. Der Zn-Gehalt in der aufgewachsenen BP-Schicht, der mittels eines Röntgcn-Mikroanalysators gemessen wurde, war so. daß er im wesentlichen der elektrisch gemessenen Trägerkonzentration entsprach.

Beispiel 2

Unter der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 1 wurde mit elementarem Cadmium aus Diäthylcadmium (DECd) dotiert, wobei das epitaktische Aufwachsen auf die (lOO)-Fläche eines Si-Substrals bei einer B₂I !(,-Konzentration von 2 χ 10 ⁵ Mol/Min., einer Wachsttimstemperatur von 930^rC und einem PHj/BjUb-Moivcrhaltnis von I : 50 gearbeitet wurde. Das Molverhälinis DECd/ B2II6 betrug 1 : 5. Die dabei erhaltene aufgewachsene BP-Schicht wies eine p-Leitung auf und die Trägerdich te darin betrug 2x10 "cm ^!. Mit einem Rönigcn-Mikroanalysator wurden etwa lO'^x 10 'Cadmium indem BP-FiIm nachgewiesen. Die Trägerdichtc in den nichtdotierten BP-Filmen betrug stets weniger als 5 χ 10¹⁶Cm-'.

So lange die Menge des DECd unverändert gehallen wurde (DECd/B2H6=l : 5) zeigte die Trägerdichtc keine wesentliche Änderung und blieb innerhalb eines Wachstumstemperaturbereiches von 850 bis 1000 C bei etwa 2 χ 10'* cm '.

Beispiel 3

Unter Verwendung von 62Hh-PCh-H₂ als Reaktionsgas und unter Zugabe von DEZ zu dem Reaktionsgas wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 BP mit Zn dotiert. Ein Si-Substrai mit einer P-dotierten (lOO)-Fläche wurde auf einen mil SiC beschichteten C-Träger gelegt und durch Radiofrcqiienzinduktionserhitzen auf eine auf 1000" C eingestellte Wachstumstemperatur erhitzt und in ein Quarz-Reaktionsrohr wurde zusammen mit H₂ als Trägergas B.'Hf in einer Konzentration von 2x10 ' Mol/Min, eingeleitet. Durch Einleitung von H₂ als Trägergas wurde Phosphortrichlond (PCh) eingeblascn. während der Dampfdruck des PCIj durch Änderung der Flüssigkeitsiemperatur gesteuert und dann mit dem Trägergas gemischt wurde. Das Molverhältnis PCh/ B₂Hl· betrug 25. Gleichzeitig wurde Diäthylzink (DEZ) auf die gleiche Wt'se wie in Beispiel 1 bei einem DFZ'BjHh-Molverhältnis von 5 in das Reaktionsgas eingeleitet, um die Einführung der Zn-Fremdatome durchzuführen. Als Folge davon wurde eine epitaklische BP-Schicht vom p-Typ einer Dicke von 2 Mikron erhalten. Die Trägerdichle betrug 2 χ 10'" cm '. Eine aufgewachsene BP-Schicht ohne Zn-Dotierung hatte eine Leitung vom η-Typ und eine Trägerdichte von weniger als 5x10^I7crn \ Die Waehsluir.stcrnpcratur wurde bei der Zn-Dotierung variiert und die elektrischen F'.igcnschaften der aufgewachsenen BP-Schichten wurden gemessen, wobei gefunden wurde, daß /war inmrh.ilb des Temperaturbereiches /wischen 150 und 1100'C und bei einem DEZ./ßjllb-Molvciliällnis /wischen 0.05 und 50 zufriedenstellende Zn-doticrlc Schichten erhalten werden konnten, daß jedoch die Eigenschaften der dotierten Schichten außerhalb der < oben angegebenen Bereiche stark verschlechtert wurden. Innerhalb praktisch der gleichen Bereiche für die WachstumslempcraUir und das DEZ/B2IU-Molvcrhclltnis wurde auch eine zufriedenstellende Zn-Dotierung von BP für das BCh-PCh-I Ij-Syslem beobachtet. ir< Es bestanden keine Unterschiede in bezug auf die Dolierungseffckte von BP gegenüber den Flächenindiccs (111) und (110) in den Beispielen I und 2.

Beispiel 4

r, Ein Si-Substrat mit (100). (110) und (111)-Flächen, die einer Spiegelpolierung unterworfen worden waren. wurden :iüf einen mi: SiC bcrliichieief! ί Träger geleg! und durch Radiofrcqucnzinduktionserhit/cn bei einer Wachsüimslcmperalur von 930 C gehalten, ferner wurde eine B2I !(,-Konzentration von 2 χ 10 '· Mol/Min, und ein PH)/B₂H(,-Molvcrhältnis von 50 eingestclli. Gleichzeitig wurden H. S. I l2.Sc. II. Te. verdünnt nut IIj. mit dem Reaktionsgas gemischt und in ein Quarzrcaklionsrohr eingeleitet, während die /ugcführlc Menge

>ϊ mittels eines Strömungsmessers kontrolliert wurde. Die dotierte '3P-Schichl wies eine Filmdicke von etwa 2 Mikron auf. Nach Beendigung ties Aufwachsens wurde das Silicium-Stibstrat durch Ätzen mit HF-HNOi entfernt und die Triigerdichte wtr'le nach der Van der

jo Pauw-Methode gemessen. Die dotierte BP-Schicht wies eine n-Leitung auf. Eine undotierte Schicht wies eine η-Leitung sowie eine Trägerdichte von weniger als 5 χ \0'^b cm ' auf. Die Gasströmungsgcsehwindigkciicn bei lOOccni/Min.. SOOccm/Min. und lOOOccm/Min..

i> welche die Trägerdichtc für die in der Gasphase aufgewachsene BP-Schicht anzeigen und die durch Variieren der Menge des /!!geführten Dotierungsgases, bestehend aus H₂Si. H2Se und II2TC verdünnt mit H2 bis auf 300 ppm. bestand, sind in der nachfolgenden Tabelle

■w I angegeben und diese Strömungsgeschwindigkeiten entsprechen jeweils dem Molverhältnis /wischen dem H₂S. H₂Se. H₂Te und B₂I !* von 0.067.0J3 und 0.67. Wie aus der folgenden Tabelle I ersichtlich, nahm die Trägcrkonzentralion mit der Erhöhung der /ugeführten

•n Menge an H₂S. H₂Se. H₂Te/u.

Tabelle I

Beziehungzwischen derSlrömungsgeschwindigkeit von H₂S, HjSe, H₂Te und der Trägerdichte

Ϊ0

Trägerdichte

Strömungsgeschwindigkeit (cm /Min.) von
H₂S. H₂Se. H₂Te. bezogen auf 300 ppm H;

100 500 1000

H₂S

H₂Se

H₂Te

8X10'

1.5X1O^!;

2X1O^1S

5X1O'S	9X1OIS
8XIO'S	1.5X10'"
IXIO1"	1.5XlO1"

Beispiel 5

Es wurde eine Dotierung von BP mit S, Sc. Te auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt unter Verwendung von B₂Hi,- PCh- H₂ als Reaktionsgas. Ein BP-Substrat mit einer (100)-näche für das Wachstum des Kristalls wurde auf einen mit SiC beschichteten

C-Träger gelegt und durch Radiofrequenzinduklionserhilzcn bei einer Wachstumstemperalur von 1000⁵C gehalten und B₂H₆ würde zusammen mit H₂-Trägergas in einer Konzentration von 2xlO"⁵ Mol/Min, in ein Quarzreaktionsrohr eingeführt. H2 als Trägergas wurde in Phosphortrrchlorid (PCI₃) eingeleitet, wobei der PCI₃-Dampfdruck durch Änderung der Flüssigkeitstempefatur gesteuert wurde. Das Verhältnis zwischen ihospliortriclilorid und Diboran (Molverhältnis PCU' ₂H₆) betrug 2,5. H₂S. 1I₂Se oder H₂Te wurde teichzeitig auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 in das eaktionsgas eingeführt. Als Folge davon wurde eine pitaktische BP-Schicht mit einer η-Leitung in einer frkke von 2 Mikron erhalten. Die Trägerkonzentration lir die in der Gasphase aufgewachsene BP-Schicht, die Inter Verwendung von H₂S, H₂Se und H₂Te, verdünnt pit H₂ auf 3öö ppm, ais Fremdaiom-Dotierungsgas bei Ünem Molverhältnis H₂S/B₂H₆ von 0.067, H₂Se/B₂H₆ (»on 0,067 und H₂Te/B₂H₆ von 0.067 hergestellt wurde, (fctrug 1,5 χ 10" cm '. l.7xl0'^qcm-^J bzw. JlOxIO¹⁹Cm-³. Die Trägerdichte in der undotiert aufgewachsenen BP-Schicht betrug weniger als §x 10¹⁷ cm-³ und die Schicht wies eine η-Leitung auf. Es (»urde gefunden, daß innerhalb des Temperaturbereiches zwischen 950 und 1100⁰C und des Molverhältnisbcleiches zwischen H₂S. H₂Se. H₂Te und B₂He von IO-⁴ bis •O eine zufriedenstellende, mit S. Se. Te dotierte Schicht erhalten wurde, daß jedoch die Eigenschaften der Jchicht außerhalb der genannten Bereiche sich stark •erschlechterten.

Beispiel 6

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren. Ein Miit Phosphor (P) dotiertes Siliciumsubstrat 16 vom •-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 10 ©hm χ cm und einem Flächenindex (100) wurde auf •inen mit SiC beschichteten C-Träger 15 gelegt. Dann %urde Helium-Trägergas eingeleitet durch Öffnen eines Wahne ß an p'mpr Hpliumhnmhp 1 711 pinpm Reaktion<;-R> hr 14.

An Wasser gekühlte Kühlschlangen 13 wurde eine Hadiofrequenzenergiequelle angelegt, um den mit SiC !^schichteten C-Träger induktiv auf die Temperatur des Substrats 16 von 950⁰C zu bringen. Dann wurde ein Wahn 8 geöffnet und Diboran (B₂H₆), verdünnt mit H₂, (Wurde aus einer Bombe 3 in das Reaktionsrohr •ingeleitet Die Diboran-Konzentration betrug 2 χ 10~⁵ iMol/Min. Andererseits wurde durch Betätigung eines Dreiwege-Hahns 12 und eines Hahns 11 an einer Bombe 4 Wasserstoff in ein Gefäß 10 eingeleitet, in das flüssiges Phosphortrichlorid (PCf₃) 5 eingefüllt worden war. Das durchperlende Gas wurde durch einen Hahn 9 in das

Reaktionsrohr 14 eingeleitet. Das Molverhältnis zwischen dem Phosphortrichlorid und Diboran (PCl₃ZB₂H₆) betrug 25. Die Phosphortrichlorid-Konzenlfation wurde durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des durchperlenden Wasserstoffs Und durch Variieren der

ίο Flüssigkeitstemperatur und somit des Dampfdruckes des flüssigen Phosphortrichlorids. gesteuert. Die Halbleitervorrichtung mit aufgewachsenem Borphosphid wies eine Filmdicke von 2 Mikron auf.

Die Oberfläche der aufgewachsenen Schicht war spiegeiförmig und eben und sie wies eine zufriedenstellende Kristallinität auf, wenn sie unter der reflektierenden rviikroelekirunenbeugufig gcicsiei ivUruc. ivic Schicht wies eine p-Leitung auf und eine Hall-Messung ergab eine Trägerkonzentration von I χ 10"cm-³ und eine Beweglichkeit von 5 cm/5 Sek.

Beispiel 7

Als Einkristall-Halbleitersubstrat wurde ein BP/Si-Verbund-Halbleiter verwendet. Das Substrat bestand aus einer Borphosphid-Einkristallschicht, die auf einer (100)-Fläche eines Siliciumsubstrats vom η-Typ erzeugt worden war. Die verwendete Einkristallschicht hatte eine Dicke zwischen 500 und 10 000 A. Die Einkristallschicht mit einer spiegeiförmigen und ebenen Oberfläehe zeigte beim Betrachten unter reflektierender Elektronenbeugung Streifen und Kikuchi-Banden. die zeigen, daß es eine ausgezeichnete Kristallinität aufwies.

Auf dem obigen Substrat des BP/Si-Verbundhalblei-

ters wurde unter Anwendung der gleichen Verfahren wie in Beispiel 6 eine Borphosphid-Halbleiterschicht in einer Dicke von 5 Mikron aufwachsen gelassen durch Einführung eines Gemisches aus Wasserstoff und Helium (He/H₂= 1) als Trägergas aus einer Heliumbombe 1 und einer Wasserstoffbombe 2 durch Betätigen der

an Hähne 6 und 7 bei einer Wachstumstemperatur von 1000⁰C. einer Diborankonzentration von IxIO-⁴ Mol/Min, und einem PCl₃ZB₂H₆-Verhältnis von 20. Die Oberfläche der aufgewachsenen Schicht war spiegeiförmig und eben und wies eine zufriedenstellende Kristallinität auf. wenn sie unter der reflektierenden Elektronenbeugung getestet wurde. Die Oberfläche wies eine p-Leitung auf und die Hall-Messung zeigte eine Trägerdichte von 5xl0'⁷cm-³ und eine Beweglichkeit von 50 cm/V χ Sek.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunsen

Claims (1)

1. Palentansprüche:

   I. Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von dotiertem Borphosphid auf einem Substrat, wobei Borhydride oder -halogenide mit Phosphorhydrideu oder -halogeniden bei einer Temperatur zwischen 850 und 1100°C umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgemisch Verbindungen der allgemeinen Formel