Verfahren zur Dotierung von Halbleiterkörpern mit Bor Es ist bekannt,
Borhalogenide bzw. Bortrioxyd thermisch zu zersetzen und das hierbei hergestellte
Bor als Akzeptor auf Silizium einwirken zu lassen. Diesem Verfahren haften Mängel
an. Im Falle der Verwendung von Borhalogeniden ist die Aggressivität dieser Stoffe
sehr störend. Insbesondere werden Schlauchverbindungen der Apparaturen und das Fett
von Schliffen angegriffen. Zudem geben Spuren von Wasserdampf, die nur durch einen
erheblichen Aufwand technischer Mittel vermieden werden könnten, Veranlassung zur
Absetzung von Borsäure in allen Teilen der Apparatur, was unbedingt vermieden werden
muß. Solche Störungen durch Wasserdampf treten gleichfalls bei Verwendung von Bortrioxyd
auf.Method for doping semiconductor bodies with boron It is known
To thermally decompose boron halides or boron trioxide and the thereby produced
Allow boron to act as an acceptor on silicon. There are defects in this process
at. In the case of the use of boron halides, these substances are more aggressive
very annoying. In particular, hose connections of the equipment and the grease
attacked by grinding. There are also traces of water vapor that only pass through one
considerable expenditure of technical means could be avoided, prompting for
Deposition of boric acid in all parts of the apparatus, which must be avoided at all costs
got to. Such disturbances by water vapor also occur with the use of boron trioxide
on.
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Dotierung von
Halbleiterkörpern, vorzugsweise aus Silizium, mit Bor. Erfindungsgemäß wird der
zu dotierende Halbleiterkörper und elementares Bor in einem gemeinsamen, mit Luft
bzw. Sauerstoff gefüllten und auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden
Halbleiterkörpers gelegene Temperatur erhitzten Reaktionsgefäß mehrere Stunden lang
unter stark vermindertem Druck von einigen Torr bis 10-s Torr geheizt, und die Temperatur
des Reaktionsgefäßes wird so hoch gewählt, daß eine Reaktion des elementaren Bors
mit der umgebenden, verdünnten Gasatmosphäre möglich ist. Die Erhitzung wird in
weiterer Ausbildung der Erfindung bei einer Temperatur oberhalb 600° C, mindestens
aber oberhalb 400° C, 1 bis 8 Stunden in einer Gasatmosphäre durchgeführt, die eine
Reaktion mit Bor ermöglicht, insbesondere in Luft, Sauerstoff oder Stickstoff bei
einem verminderten Druck von einigen Torr bis 10-s Torr. Hierbei entstehen vermutlich
Boroxyd und andere Zwischenverbindungen, deren Natur noch nicht aufgeklärt ist.
Diese zersetzen sich dann wahrscheinlich unter Abgabe von elementarem Bor, das als
Akzeptor in die Grundsubstanz eindiffundiert. Für diese Hypothese spricht besonders
der Umstand., daß eine Erzeugung von Störstellen durch Einwirkung von elementarem
Bor auf dem Wege der Diffusion eigentlich nicht möglich sein dürfte wegen des extrem
niedrigen Dampfdruckes von Bor bei den angewandten Temperaturen. Anders liegen die
Verhältnisse bei der bekannten Erzeugung von Störstellen durch Diffusion der Elemente
der V. und III. Gruppe mit ihren hohen Dampfdrücken.The invention relates to a new method for doping
Semiconductor bodies, preferably made of silicon, with boron. According to the invention, the
Semiconductor body to be doped and elemental boron in a common, with air
or oxygen-filled and to one below the melting point of the relevant
Semiconductor body located temperature heated reaction vessel for several hours
heated under greatly reduced pressure of several torr to 10-sec torr, and the temperature
of the reaction vessel is chosen so high that a reaction of the elemental boron
with the surrounding, dilute gas atmosphere is possible. The heating is in
further development of the invention at a temperature above 600 ° C, at least
but carried out above 400 ° C, 1 to 8 hours in a gas atmosphere, the one
Reaction with boron allows, especially in air, oxygen or nitrogen
a reduced pressure of a few Torr to 10-s Torr. This is likely to arise
Boron oxide and other intermediate compounds, the nature of which has not yet been clarified.
These then probably decompose with the release of elemental boron, which is used as
Acceptor diffused into the basic substance. This hypothesis speaks particularly well
the circumstance. that a generation of impurities by the action of elementary
Boron on the way of diffusion should not actually be possible because of the extreme
low vapor pressure of boron at the temperatures used. They are different
Conditions in the known generation of impurities by diffusion of the elements
the V. and III. Group with their high vapor pressures.
Als Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mögen die folgenden Angaben
für Silizium dienen. Das zu dotierende Silizium wird zusammen mit elementarem Bor
in ein Quarzrohr eingebracht, worauf ein Vakuum von einigen 10-s Torr hergestellt
wird. .I.nschließend wird das Rohr auf 1000 bis 1200° C, vorzugsweise auf 1100°
C, innerhalb etwa 3/4 Stunden aufgeheizt, wodurch Wasser und andere störende Stoffe
verdampfen und abgepumpt werden. Anschließend wird Sauerstoff in einer Menge eingebracht,
die bei den gegebenen Abmessungen der Apparatur einen Druck von 10-2 Torr erzeugt.
In dieser Atmosphäre wird 6 Stunden bei 1100° C getempert, worauf man das Rohr langsam
abkühlen läßt.As an exemplary embodiment according to the invention, the following information may be given
serve for silicon. The silicon to be doped is combined with elemental boron
placed in a quartz tube, whereupon a vacuum of a few 10-s Torr is established
will. The tube is then heated to 1000 to 1200 ° C., preferably to 1100 °
C, heated up within about 3/4 hours, causing water and other interfering substances
vaporize and be pumped out. Then oxygen is introduced in an amount
which generates a pressure of 10-2 Torr for the given dimensions of the apparatus.
In this atmosphere, tempering is carried out for 6 hours at 1100 ° C., after which the tube is slowly moved
lets cool down.
Bei Behandlung anderer Halbleiterstoffe, z. B. Germanium, AIII-, Bv-Verbindungen
usw., müssen die angewandten Temperaturen besonders mit Rücksicht auf den Schmelzpunkt
der betreffenden Stoffe sinngemäß abgeändert werden, wobei die obere Temperatur
im allgemeinen 50 bis 200° C unter dem jeweiligen Schmelzpunkt liegen sollte. Sollte
hierbei die für das dotierende Gut erforderliche Temperatur unter derjenigen liegen,
bei welcher eine Reaktion des sich im selben Gefäß befindlichen elementaren Bors
mit der umgebenden Gasatmosphäre möglich ist, so müßte das Bor gesondert auf eine
höhere Temperatur geheizt werden. Die Aufrechterhaltung des gewünschten Druckes
kann entweder durch Anwendung des Durchströmverfahrens oder in abgeschlossener Apparatur,
gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Ausgleichsventils, mittels dessen die durch
die Temperatur auftretende Druckänderung kompensiert werden kann, erfolgen.When treating other semiconductor materials, e.g. B. germanium, AIII, Bv compounds
etc., the temperatures used must take into account the melting point
of the substances concerned are modified accordingly, the upper temperature
should generally be 50 to 200 ° C below the respective melting point. Should
here the temperature required for the doping material is below that
in which a reaction of the elemental boron located in the same vessel
with the surrounding gas atmosphere is possible, so the boron would have to separately on a
higher temperature can be heated. Maintaining the desired pressure
can either by using the flow-through method or in a closed apparatus,
possibly with the help of a compensating valve, by means of which the through
the temperature occurring pressure change can be compensated.
Unter Umständen kann der TempeTungsvorgang, gegebenenfalls in einem
besonderen Arbeitsgang, auch bei höheren Drücken, sogar über 1 at, erfolgen.Under certain circumstances, the tempering process, possibly in one
special operation, even at higher pressures, even above 1 at.