DE1060056B

DE1060056B - Verfahren zum Dotieren von Halbleiterkoerpern, vorzugsweise aus Silizium, mit Bor

Info

Publication number: DE1060056B
Application number: DES56725A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Nissl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-01-28
Filing date: 1958-01-28
Publication date: 1959-06-25
Also published as: NL235544A; FR1214666A; US3036006A; CH394398A; GB851986A

Description

DEUTSCHES

KL.21g 11/02

INTERNAT. KL. H 0]

PATENTAMT

S 56725 VIII c/21

ANMELDKTAG: 28. J A N TJ A R 195

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 25. JUNI 1959

Durch das Hauptpatent 1 044 981 ist ein Verfahren zum Dotieren von Halbleiterkörpern, vorzugsweise aus Silizium, mit Bor geschützt, bei dem 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 10~⁶ Torr geheizt wird und die Temperatur des Reaktionsgefäßes so hoch gewählt wird, daß eine Reaktion des elementaren Bors mit der umgebenden, verdünnten Gasatmosphäre möglich ist.

Bei Verfahren dieser Art treten an der Oberfläche des Siliziumkristalls meist Schichten von überschüssigem Bor oder Bornitrid auf, die sich außerordentlich schlecht kontaktieren lassen und außerdem meist fleckig aussehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, bei dem gleichmäßige, leicht kontaktierbare, schön aussehende Oberflächen entstehen. Auf schönes Aussehen wird besonderer Wert gelegt, da die borierten Kristalle auch als Fotoelemente in die Ziffernblätter von Uhren eingebaut werden sollen.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß bei der Dotierung von elementarem Bor manchmal auf der Oberfläche der Kristalle von selbst abblätternde Schichten auftreten, die nach Beendigung des Temperns und des Erkaltens von selbst abspringen. Die Oberflächen, die unter den abgelösten Schichten freigelegt werden, erweisen sich als gut zu kontaktieren und zeigen einen schönen, gleichmäßigen Seidenglanz, wie mattverchromte Metallteile.

Mit dem im folgenden beschriebenen Verfahren gelingt es, diese abblätternden Schichten planmäßig herzustellen und somit zu gut kontaktierbaren und schön aussehenden, borierten Siliziumkristallen zu gelangen.

Erfindungsgemäß wird zunächst ein_ Siliziumeinkristall zusammen mit elementarem Bor und staubformigem :Mhzimn31o3^~Tfltftz^TjfIcl dann werden die sidh da6ei auf den Oberflächen des Siliziumeinkristalls ansetzenden, abblätternden Schichten entfernt. Bei dem ersten Verfahrensschritt findet offenbar eine Reaktion zwischen dem Siliziumdioxyd und dem Bor statt, bei der Bortrioxyd und Siliziummonoxyd entstehen. Der Dampf dieser beiden Verbindungen erzeugt vermutlich die gewünschten, abblätternden Schichten.

Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel beschrieben: Tn einem Rohr aus Quarz oder anderem temperaturbeständigem Material werden Siliziumkristallscheiben zusammen mit einer Mischung von Verfahren

zum Dotieren von Halbleiterkörpern,
vorzugsweise aus Silizium, mit Bor

Zusatz zum Patent 1 044 981

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Franz Nissl, München,
ist als Erfinder genannt worden

elementarem, amorphem Bor und staubförmigem Siliziumdioxyd (Quarz) bei etwa 1200° C Jim Vakuum, einer Diffusionspumpe getempert. Durch das Mengenverhältnis zwischen dem™ Siliziumdioxyd und dem 1 Bor, die Dauer der Temperatur und die Temperatur bei der Temperung ist die Abscheidung des Bors_unci die Eindiffusion des Bors in den Siliziumkristall ϊίΓ weiten Grenzen veränderbar. Eine Erhöhung des Anteils an Siliziumdioxyd ergibt dickere, abblätternde Schichten, längere Temperung und Erhöhung der Temperatur erzeugen dickere p-Schichten im Kristall. Folgende Bemessungsgrenzen haben sich als brauchbar erwiesen:

1. Temperung im Vakuum von weniger als 10~⁵ Torr.

2. Dauer der Temperung 8 bis 18 Stunden.

3. Temperung bei einer Temperatur zwischen 1050 und 1300° C.

4. Gewichtsverhältnis Bor zu SiO₂ zwischen 50:1 und 5 : 1.

5. Anordnung der Siliaitnnscheiben über dem Bor-Siliziumdioxyd-Gemisch auf einer Länge von 25 cm und einem waagerecht liegenden Quarzrohr mit 25 mm Durchmesser. Das Rohr wird an eine Vakuumpumpe mit 31/sec Saugleistung angeschlossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Dotierung von Halbleiterkörpern, vorzugsweise aus Silizium, mit Bor, bei dem der zu dotierende Ä^

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mentares Bor in einem gemeinsamen, rnjj__La-£L bzjw.Sauerstoff gefüllten und auf eine unterhalb des~~Schraelzpu,nktes des betreffenden HalMeiterkörpers gelegene Temperatur erhitzten Reaktionsgefäß mehrere Stunden lang unter stark vermin- dertem TJFüek von einigen Torr bis 10~⁶ Torr ge-HeIzT wird, und die Temperatur des Reaktionsgefäßes so hoch gewählt wird, daß eine Reaktion des elementaren Bors mit der umgebenden, verdünnten Gasatmosphäre möglich ist, nach Patent 1044981, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Siliziumeinkristall zusammen mit elementarem Bor und staubförmigem Siliziumdioxyd erhitzt wird und daß dann die sich dabei auf den Oberflächen des Siliziumeinkristalls ansetzenden, abblätternden Schichten entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung im Vakuum unter einem Druck von weniger als 10~⁵ Torr vorgenommen 'wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Temperung 8 bis 18 Stunden ausgedehnt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der Temperung zwischen 1050 und 1300° C gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Bor zu Siliziumdioxyd zwischen 50 : 1 und 5 : 1 gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumscheiben in einem waagerecht liegenden Quarzrohr über dem Bor-Siliziumdioxyd-Gemisch angeordnet und unter dauerndem Pumpen mit einer Gasvakuumpumpe getempert werden.