DE1150655B

DE1150655B - Method for doping a solid semiconductor crystal

Info

Publication number: DE1150655B
Application number: DES68360A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Rummel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-05
Filing date: 1960-05-05
Publication date: 1963-06-27

Description

Verfahren zum Dotieren eines festen Halbleiterkristalls Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von dotiertem Halbleitermaterial bekannt, bei welchen eine elektrische Gasentladung auf eine gasförmige Verbindung des Halbleiters einwirkt, wodurch sich die Halbleiterverbindung zersetzt und der dabei frei werdende Halbleiterstoff sich auf einem Keimkristall oder auf den Elektroden der Gasentladung niederschlägt. Wenn dabei die Gasatmosphäre, in der die Abscheidung vorgenommen wird, mit flüchtigen Dotierungsstoffen versetzt ist, wird der Dotierungsstoff gleichzeitig mit dem Halbleitermaterial niedergeschlagen und in das Halbleitermaterial eingebaut.Method of doping a solid semiconductor crystal There are already Process for the production of doped semiconductor material known, in which an electrical gas discharge acts on a gaseous compound of the semiconductor, whereby the semiconductor compound decomposes and the semiconductor substance released in the process is deposited on a seed crystal or on the electrodes of the gas discharge. If the gas atmosphere in which the deposition is carried out is volatile Dopants is added, the dopant is simultaneously with the semiconductor material deposited and built into the semiconductor material.

Es ist weiterhin bekannt, bereits in festem Zustand vorliegende Halbleiterkristalle nachträglich aus der Gasphase zu dotieren, insbesondere dann, wenn sich die nachträgliche Dotierung nur über eine dünne Schicht an der Oberfläche des Halbleiterkristalls erstrecken soll. Bei diesem Verfahren werden die Halbleiterkristalle in einer aus dem Dotierungsstoff bestehenden Atmosphäre, die vorzugsweise unter vermindertem Druck gehalten ist und gegebenenfalls auch mit einem Schutzgas, z. B. mit reinem Wasserstoff, verdünnt sein kann, auf eine hohe, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiterkristalls liegende Temperatur in einem Ofen erhitzt. Dabei diffundiert der Dotierungsstoff in die Halbleiteroberfläche ein, wobei die Diffusionsgeschwindigkeit mit der Behandlungstemperatur steigt.It is also known that semiconductor crystals are already present in a solid state to be subsequently doped from the gas phase, especially if the subsequent Doping only through a thin layer on the surface of the semiconductor crystal should extend. In this process, the semiconductor crystals are made in one the dopant existing atmosphere, which is preferably under reduced Pressure is maintained and optionally also with a protective gas, for. B. with pure Hydrogen, can be diluted to a high but below the melting point The temperature of the semiconductor crystal is heated in a furnace. It diffuses the dopant into the semiconductor surface, whereby the diffusion rate increases with the treatment temperature.

Die Diffusionsgeschwindigkeit ist aber auch in der Nähe des Schmelzpunktes des betreffenden Halbleiters noch ziemlich klein. Aus diesem Grund bedarf es eines erheblichen Zeitaufwandes, um einen festen Halbleiterkristall bis zu einer technisch verwendbaren Tiefe durch thermische Diffusion aus der Gasphase zu dotieren.The diffusion speed is also close to the melting point of the semiconductor in question is still quite small. Because of this, it needs one considerable time to get a solid semiconductor crystal up to a technically usable depth to be doped by thermal diffusion from the gas phase.

Daneben können aber auch Störungen der Halbleiteroberfläche, wie Verschmutzungen, Verwerfungen und Oxydationsstellen, das Eindringen des Dotierungsstoffes stark behindern. Wenn es auch üblich ist, die Halbleiteroberfläche vor dem Dotieren z. B. durch Abätzen zu säubern, so sind auch dann noch lokale Störungen der Halbleiteroberfläche vorhanden, die dem Eindringen des Dotierungsstoffes einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Auf Grund solcher Störungen kommt es häufig vor, daß der Dotierungsstoff nicht gleichmäßig in den Halbleiterkristall eindringt und deshalb eine ungleichmäßige Ausbildung der Diffusionsfront entsteht. Diese Störungen können mitunter so weit gehen, daß an der dem dotierenden Gas ausgesetzten Halbleiteroberfläche neben Stellen mit starker Dotierung Stellen auftreten, die überhaupt keine merkliche Dotierung zeigen. Um diese Nachteile zu reduzieren, hat man die Dotierung mittels Atom- und Ionenstrahlen im Vakuum versucht, bei der die zu dotierenden Teilchen in den Halbleiterkristall hineingeschossen werden. Man erhält auf diese Weise zwar in verhältnismäßig kurzem Zeitraum eine verhältnismäßig große Anreicherung des Dotierungsstoffes an der Oberfläche des Halbleiters sowie höhere Eindringtiefen als beim Gasdiffusionsverfahren. Es treten jedoch dabei andere störende Nachteile auf. Es besteht nämlich die Gefahr, daß durch die hohe kinetische Energie der eindringenden Teilchen Beschädigungen des Kristallgefüges des Halbleiters hervorgerufen werden, was z. B. zu einer erheblichen Verminderung der Minoritätsträgerlebensdauer führen kann. Weiterhin ist der technische Aufwand, der zur Erzeugung solcher dotierender Korpuskularstrahlen erforderlich ist, sehr hoch.In addition, however, disturbances of the semiconductor surface, such as dirt, Distortions and points of oxidation, strongly impede the penetration of the dopant. Although it is customary, the semiconductor surface prior to doping z. B. by etching to clean, then there are still local disturbances of the semiconductor surface, which offer considerable resistance to the penetration of the dopant. Because of such disturbances, it often happens that the dopant is not uniform penetrates into the semiconductor crystal and therefore an uneven formation of the Diffusion front arises. These disturbances can sometimes go so far that an the semiconductor surface exposed to the doping gas next to points with strong Doping sites occur that show no noticeable doping at all. Around To reduce these disadvantages, one has the doping by means of atomic and ion beams Tried in a vacuum to get the particles to be doped into the semiconductor crystal be shot into it. It is obtained in this way in a relatively short time Period of time a relatively large accumulation of the dopant on the surface of the semiconductor as well as greater penetration depths than with the gas diffusion process. It however, there are other troublesome disadvantages. Because there is a risk that due to the high kinetic energy of the penetrating particles damage of the crystal structure of the semiconductor are caused, which z. B. to a significant Can lead to a reduction in the life of minority carriers. Furthermore, the technical The effort required to generate such doping particle beams is very high.

Eine gleichmäßige Diffusionsfront und eine hohe Diffusionsgeschwindigkeit im Halbleiter wird erzielt, wenn zum Dotieren eines festen Halbleiterkristalls, bei welchem der in einem Behandlungsgefäß angeordnete Halbleiterkristall bei erhöhter Temperatur mit einem Cr sförmigen Dotierungsstoff in Berührung gebracht, in dem Behandlungsgefäß eine elektrische Gasentladung erzeugt und gegebenenfalls der Halbleiterkristall als Elektrode, insbesondere als Kathode, geschaltet wird, erfindungsgemäß zunächst die Gasentladung so eingestellt wird, daß die Oberfläche des Halbleiters abgetragen und daß sie dann derart eingestellt wird, daß der gasförmige Dotierungsstoff in den Halbleiterkristall eindringt. Die Oberfläche des Halbleiterkristalls wird also unmittelbar vor und während des Dotierungsprozesses der Wirkung einer Gasentladung, insbesondere einer Glimmentladung, oder einer stillen Entladung ausgesetzt, die so eingestellt ist, daß die Halbleiteroberfläche nicht schmilzt. Bei Wechselstrombetrieb kann mit Erfolg auch eine sogenannte schichtstabilisierte Gasentladung verwendet werden.A uniform diffusion front and a high diffusion speed in the semiconductor is achieved when doping a solid semiconductor crystal, in which the semiconductor crystal arranged in a treatment vessel at increased Temperature brought into contact with a Cr s-shaped dopant, in which Treatment vessel generates an electrical gas discharge and optionally the semiconductor crystal is connected as an electrode, in particular as a cathode, according to the invention initially the gas discharge is adjusted so that the surface of the semiconductor is removed and that it is then adjusted so that the gaseous dopant in penetrates the semiconductor crystal. The surface of the semiconductor crystal is thus immediately before and during the doping process the effect of a Gas discharge, especially a glow discharge, or exposed to a silent discharge, which is set so that the semiconductor surface does not melt. With AC operation a so-called layer-stabilized gas discharge can also be used with success will.

Wenn sich der zu dotierende Halbleiterkristall unmittelbar in der Entladungszone einer elektrischen Gasentladung befindet, so tritt auf Grund der Wirkung der auf die Halbleiteroberfläche auftreffenden Ionen eine Reinigung der Halbleiteroberfläche ein, da durch diese Ionen Atome von der Halbleiteroberfläche losgeschlagen werden. Dabei findet eine Abtragung der Oberfläche der zu behandelnden Halbleiterkristalle und die Beseitigung von das Eindringen der Dotierungsatome behindernden Störstellen, wie Verschmutzungen, Oxydationsstellen usw., statt. Diese Reinigung kann derart wirksam eingestellt werden, daß gegebenenfalls eine Ätzbehandlung der Halbleiterkristalle vor dem Dotierungsverfahren nicht mehr erforderlich ist.If the semiconductor crystal to be doped is located directly in the Discharge zone is an electrical gas discharge, occurs due to the Effect of the ions striking the semiconductor surface cleaning the Semiconductor surface, as these ions remove atoms from the semiconductor surface be knocked loose. The surface to be treated is eroded Semiconductor crystals and the elimination of impeding the penetration of doping atoms Interferences, such as dirt, oxidation points, etc., instead. This purification can be adjusted so effectively that, if necessary, an etching treatment of the Semiconductor crystals before the doping process is no longer required.

Auf Grund dieser Ausführungen ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, den durch die Gasentladung erzielten Reinigungseffekt zu steuern. Einmal wächst die Energie der Ionen in der Gasentladung mit zunehmender Spannung, wobei - wenn der Halbleiterkristall als Kathode einer Glimmentladung geschaltet ist - es im wesentlichen auf die Spannung im Raum vor der Kathode (dem sogenannten Kathodenfall) ankommt. Eine Gasentladung, die mit hoher Spannung bzw. hoher Stromdichte betrieben wird, bewirkt somit ein rascheres Abtragen als eine mit niedrigerer Spannung bzw. niedrigerer Stromdichte betriebene Gasentladung, so daß vergleichsweise die Abtragung in einer anomalen Glimmentladung wesentlich größer als in einer normalen Glimmentladung ist. Ferner nimmt bei konstant gehaltener Betriebsspannung die Abtragungswirkung mit zunehmendem Abstand der Gasentladungselektroden ab. Schließlich hängt die abtragende Wirkung auch noch vom Atomgewicht des die Entladung tragenden Gases ab, so daß diese bei einem Gas mit schwererem Atomgewicht, z. B. Argon, wesentlich intensiver als bei einem leichteren Gas, z. B. Wasserstoff, ist. Die -gegebenenfallskombinierte - Anwendung solcher Maßnahmen gibt die Möglichkeit, die Gasentladung auf hohen oder durch umgekehrte Maßnahmen auf geringen Abtragungseffekt einzustellen.On the basis of these explanations there are various possibilities to control the cleaning effect achieved by the gas discharge. Once grows the energy of the ions in the gas discharge with increasing voltage, where - if the semiconductor crystal is connected as the cathode of a glow discharge - essentially it depends on the voltage in the space in front of the cathode (the so-called cathode fall). A gas discharge that is operated with high voltage or high current density, thus causes a faster removal than one with a lower tension or lower Current density operated gas discharge, so that comparatively the ablation in one abnormal glow discharge is much larger than in a normal glow discharge. Furthermore, if the operating voltage is kept constant, the erosion effect is carried along with it increasing distance between the gas discharge electrodes. After all, the erosion depends Effect also depends on the atomic weight of the gas carrying the discharge, so that this in the case of a gas with a heavier atomic weight, e.g. B. argon, much more intense than with a lighter gas, e.g. B. hydrogen. The - possibly combined - Application of such measures gives the possibility of the gas discharge at high or adjust to a low erosion effect by reverse measures.

Da die Temperatur der Gasentladung mit wachsender Stromdichte zunimmt, kann dann gegebenenfalls beim Betrieb der Entladung im Gebiet der anomalen Glimmentladung eine so starke Wärmeentwicklung an der Oberfläche der Halbleiterkristalle stattfinden, daß diese aufschmelzen. Dies muß unter allen Umständen verhindert werden, so daß gegebenenfalls eine Kühlung der Halbleiterkristalle erforderlich werden kann. In vielen Fällen ist dann eine ausreichende Kühlung gesichert, wenn die Gasentladung in einem stark gekühlten strömenden Gas erzeugt wird.Since the temperature of the gas discharge increases with increasing current density, can then be used when operating the discharge in the area of the abnormal glow discharge such a strong heat development takes place on the surface of the semiconductor crystals, that these melt. This must be prevented under all circumstances, so that cooling of the semiconductor crystals may possibly be necessary. In In many cases, sufficient cooling is ensured after the gas discharge is generated in a strongly cooled flowing gas.

Durch die während des Dotierungsprozesses anzuwendende Gasentladung erfahren die zwischen Halbleiteroberfläche und den dotierenden Teilchen wirksamen Absorptionskräfte eine erhebliche elektrische Verstärkung. Wird zudem der Halbleiterkristall als Kathode der Gasentladung geschaltet, so kommt noch hinzu, daß die dotierenden Teilchen mit senkrecht gegen die Halbleiteroberfläche ausgerichteten Geschwindigkeiten auf diese auftreffen. Durch beide Effekte wird der Übergangswiderstand, den die dotierenden Teilchen beim Eindringen in die Halbleiteroberfläche erfahren, erheblich reduziert und die Ausbildung einer hohen Oberflächenkonzentration und damit eine erhebliche Beschleunigung des Dotierungsvorganges gegenüber dem üblichen Gasdotierungsverfahren erzielt. Dabei kann unter Umständen die Gasentladung gleichzeitig -als einzige Wärmequelle für den Dotierungsvorgang dienen.Due to the gas discharge to be applied during the doping process experience the effective between the semiconductor surface and the doping particles Absorption forces create a significant electrical gain. Also becomes the semiconductor crystal Connected as the cathode of the gas discharge, there is also the fact that the doping Particles with velocities perpendicular to the semiconductor surface encounter this. Both effects increase the contact resistance that the doping particles experienced when penetrating the semiconductor surface, considerably reduced and the formation of a high surface concentration and thus a considerable acceleration of the doping process compared to the usual gas doping process achieved. Under certain circumstances, the gas discharge can be the only heat source at the same time serve for the doping process.

Es ist anzustreben, daß während des Reinigungsvorganges keine merkliche Diffusion des Dotierungs-Stoffes in die Halbleiterkristalle stattfindet, da sonst die Gleichmäßigkeit der Diffusionsfront infolge noch anwesender Störungen behindert und gegebenenfalls auch Verunreinigungen, welche Oberflächenstörungen bewirken, mit in den Halbleiterkristall eindiffundieren können. Anderseits soll während des eigentlichen Dotierungsvorganges die Abtragungsgeschwindigkeit mindestens so klein gehalten werden, daß die zur Erzielung einer dotierten Schicht bestimmter Stärke benötigte Behandlungsdauer kürzer als die beim üblichen Dotierungsverfahren zur Erzielung einer gleich starken dotierten Schicht benötigte Zeit wird.It is desirable that no noticeable Diffusion of the doping substance into the semiconductor crystals takes place, otherwise the uniformity of the diffusion front is hindered as a result of disturbances that are still present and possibly also impurities that cause surface defects, can also diffuse into the semiconductor crystal. On the other hand, during the actual doping process, the rate of removal is at least as small be kept that the to achieve a doped layer of a certain thickness The required treatment time is shorter than that for the conventional doping process Achieving an equally strong doped layer required time.

Ferner empfiehlt sich, Unterdruck, vorzugsweise in der Größenordnung unter 50 Torr, anzuwenden. Bei Anwendung einer schichtstabilisierten Glimmentladung kann gegebenenfalls auch die Anwendung eines den Normaldruck überschreitenden Gasdrucks im Behandlungsgefäß angebracht sein.It is also advisable to use negative pressure, preferably of the order of magnitude below 50 Torr. When using a layer-stabilized glow discharge If necessary, the use of a gas pressure exceeding normal pressure can also be used be attached in the treatment vessel.

Auch besteht die Möglichkeit, die Gasentladung als alleinige Quelle der für den Dotierungsvorgang benötigten Wärme anzuwenden. Diese Möglichkeit ist auch für eine als Glimmentladung betriebene Gasentladung gegeben, da sowohl die Einstellung einer Glimmentladung mit sehr niedrigen Stromdichten, bei denen die Halbleiterkristalle praktisch kalt bleiben, als auch die Einstellung von mit hoher Stromdichte betriebenen Glimmentladungen (anomalen Glimmentladungen) möglich ist.There is also the possibility of the gas discharge as the sole source to apply the heat required for the doping process. This possibility is also given for a gas discharge operated as a glow discharge, since both the Setting of a glow discharge with very low current densities at which the Semiconductor crystals stay practically cold as well as setting with high Current density operated glow discharges (abnormal glow discharges) is possible.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Temperatur der Gasentladung so einzustellen, daß die Halbleiterkristalle sich nicht merklich erwärmen und die für den Dotierungsvorgang erforderliche Temperatur durch Anwendung einer zusätzlichen Beheizung, z. B. eines Ofens, zu erzeugen.Another possibility is to change the temperature of the gas discharge set so that the semiconductor crystals do not noticeably heat up and the required for the doping process by applying an additional temperature Heating, e.g. B. a furnace to generate.

In den Figuren sind drei verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.In the figures are three different embodiments of the method shown according to the invention.

Fig. 1 betrifft dabei die Anwendung einer schichtstabilisierten Glimmentladung, während in Fig. 2 eine Ausführungsform dargestellt ist, bei der der zu dotierende Halbleiterkristall als Kathode einer Gleichstromglimmentlädung geschaltet ist; Fig. 3 bezieht sich auf eine ähnliche, weiter noch zu besprechende Ausführungsform.Fig. 1 relates to the use of a layer-stabilized glow discharge, while in Fig. 2 an embodiment is shown in which the to be doped Semiconductor crystal is connected as the cathode of a direct current glow discharge; Fig. 3 relates to a similar embodiment to be discussed further.

In der Anordnung nach Fig. 1. ist ein aus Quarz bestehendes Behandlungsgefäß 1 verwendet, in welchem sich die zu dotierenden Halbleiterkristalle 2 befinden. Es ist, ebenso wie in den Behandlungsgefäßen in den Fig. 2 und 3, mit einer Zu- und Ableitung für die benötigten Gase versehen. An der Außenseite des Behandlungsgefäßes 1 liegen zwei Elektroden 3 und 4 dicht an einander gegenüberliegenden Stellen an. Die Halbleiterkristalle sind derart im Behandlungsgefäß angeordnet, daß sie sich zwischen den beiden Elektroden befinden. Die beiden Elektroden 3 und 4 liegen an einer Wechselspannungsquelle 5 von beispielsweise 400 kHz oder höherer Frequenz und 10 kV Spannung. Der Abstand der beiden Elektroden beträgt etwa 15 cm, die Stärke der Quarzwand des Behandlungsgefäßes etwa 5 mm. Ist das Behandlungsgefäß mit Gas gefüllt, so beträgt die Stromdichte der Glimmentladung bei der angegebenen Spannung etwa 20 mA/dm°. Der Gasdruck im Behandlungsgefäß wird zweckmäßig im Bereich von einer Atmosphäre bis herab zu 4 Torr und darunter eingestellt.In the arrangement according to FIG. 1, there is a treatment vessel made of quartz 1 used, in which the semiconductor crystals 2 to be doped are located. It is, as in the treatment vessels in Figs. 2 and 3, with an inlet and discharge for the required gases. On the outside of the treatment vessel 1, two electrodes 3 and 4 are in close contact with one another. The semiconductor crystals are arranged in the treatment vessel that they are between the two electrodes. The two electrodes 3 and 4 are connected to an alternating voltage source 5 of, for example, 400 kHz or higher frequency and 10 kV voltage. The distance between the two electrodes is approximately 15 cm, the thickness of the quartz wall of the treatment vessel about 5 mm. Is the treatment vessel filled with gas, the current density of the glow discharge is at the specified Voltage about 20 mA / dm °. The gas pressure in the treatment vessel is expediently in the range set from one atmosphere down to 4 Torr and below.

Das Behandlungsgefäß wird zunächst mit einem schweren Gas, z. B. Argon, gefüllt und die Gasentladung etwa 10 Minuten aufrechterhalten. Nach erfolgter Reinigung wird das Behandlungsgefäß mit dem dotierenden Gas gefüllt. Neben der Anwendung elementarer, in den Gaszustand übergeführter Dotierungsstoffe können auch gasförmige Verbindungen der Dotierungsstoffe, z. B. ein Gemisch von Wasserstoff mit Borwasserstoff oder Phosphorwasserstoff, während des eigentlichen Dotierungsvorganges Anwendung finden. Infolge der Verwendung eines leichteren Trägergases bei der Dotierung ist die Abtragungswirkung der Gasentladung während des eigentlichen Dotierungsvorganges erheblich herabgesetzt.The treatment vessel is first filled with a heavy gas, e.g. B. argon, filled and the gas discharge maintained for about 10 minutes. After cleaning the treatment vessel is filled with the doping gas. In addition to the application of elementary, Dopants converted into the gaseous state can also be gaseous compounds the dopants, e.g. B. a mixture of hydrogen with boron hydrogen or Phosphorus, find use during the actual doping process. As a result of the use of a lighter carrier gas in the doping, the erosion effect is the gas discharge during the actual doping process is considerably reduced.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist der Halbleiterkristall 6, der sich in einem aus Quarz bestehenden Behandlungsgefäß 7 befindet, gegenüber der Gegenelektrode 8 aus einem hochschmelzbaren reinen Metall, z. B. Wolfram, als Kathode einer Gleichstromgasentladung geschaltet. Die Entfernung zwischen Gegenelektrode und dem Halbleiterkristall ist durch eine mechanische, in der Figur nicht dargestellte Einrichtung variierbar. Der Stromkreis zwischen dem Halbleiterkristall 6 und der Gegenelektrode 8 enthält eine Gleichspannungsquelle 9, einen zur Stabilisierung der Entladung und zum Regeln des Betriebsstromes dienenden regelbaren Vorschaltwiderstand 10, einen Spannungsmesser 11 und einen Strommesser 12 zur Kontrolle der Entladungsspannung und des Entladungsstromes. Der benötigte Wert für die Betriebsspannung hängt in hohem Maße von Kathodenfall ab.In the arrangement shown in FIG. 2, the semiconductor crystal is 6, which is located in a treatment vessel 7 made of quartz, opposite the counter electrode 8 made of a refractory pure metal, e.g. B. tungsten, as Connected cathode of a direct current gas discharge. The distance between the counter electrode and the semiconductor crystal is through a mechanical, not shown in the figure Furniture can be varied. The circuit between the semiconductor crystal 6 and the Counter electrode 8 contains a DC voltage source 9, one for stabilization the discharge and to regulate the operating current used adjustable series resistor 10, a voltmeter 11 and an ammeter 12 for checking the discharge voltage and the discharge current. The required value for the operating voltage depends on depends to a large extent on the cathode fall.

In Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 2 dargestellt. In dem Behandlungsgefäß 13 ist der zu dotierende, als Elektrode geschaltete Halbleiterkristall 14 einer aus dem Dotierungsstoff, z. B. Bor, bestehenden Gegenelektrode 15 gegenüber angeordnet. Zwischen Halbleiterkristall und Gegenelektrode liegt über einem regelbaren, z. B. induktiven Widerstand 16 eine Wechselstromspannungsquelle 17, welche den zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Gasentladung erforderlichen Strom liefert.In FIG. 3, an arrangement similar to that in FIG. 2 is shown. In the treatment vessel 13 is the semiconductor crystal to be doped and connected as an electrode 14 one from the dopant, e.g. B. boron, existing counter electrode 15 opposite arranged. Between the semiconductor crystal and the counter electrode there is an adjustable, z. B. inductive resistor 16 an AC voltage source 17, which the for Generation and maintenance of the gas discharge supplies the electricity required.

Es empfiehlt sich, die Wechselspannungsquelle so auszugestalten, daß zwischen Halbleiterkristall und Gegenelektrode eine hohe Spannung liegt, wenn der Halbleiterkristall als Anode geschaltet ist, und daß diese Spannung wesentlich kleiner ist, wenn der Halbleiterkristall als Kathode geschaltet ist. Die Frequenz der Wechselstromquelle kann dabei fast beliebig gewählt sein, z. B. 500 Hz oder 10 MHz.It is advisable to design the AC voltage source so that There is a high voltage between the semiconductor crystal and the counter electrode when the Semiconductor crystal is connected as an anode, and that this voltage is much lower is when the semiconductor crystal is connected as a cathode. The frequency of the AC power source can be chosen almost arbitrarily, z. B. 500 Hz or 10 MHz.

Wird die Spannung, in der der Halbleiterkristall als Anode, die Gegenelektrode hingegen als Kathode geschaltet ist, entsprechend hoch gewählt, so findet eine erhebliche Abtragung und Zerstäubung der Gegenelektrode während dieser Phasen statt. Das in feinverteiltem Zustand losgelöste Bor wird in der Gasentladung ionisiert, gelangt an die Oberfläche des Halbleiterkristalls und diffundiert dort ein. Anderseits ist jedoch die Spannung der Wechselspannung, bei der der Halbleiterkristall als Kathode geschaltet ist, entsprechend gering, so daß auch die Abtragung des Halbleiterkristalls entsprechend klein wird. Das beschriebene Verfahren ermöglicht die Dotierung mit beschriebene Verfahren ermöglicht die Dotierung mit elementarem Bor.The voltage in which the semiconductor crystal acts as the anode, the counter electrode on the other hand, it is connected as a cathode, selected correspondingly high, so there is a considerable The counter electrode is eroded and atomized during these phases. This in boron that has been detached in a finely divided state is ionized in the gas discharge to the surface of the semiconductor crystal and diffuses there. On the other hand is however, the voltage of the alternating voltage at which the semiconductor crystal acts as the cathode is switched, correspondingly low, so that the removal of the semiconductor crystal becomes correspondingly small. The method described enables doping with The method described enables doping with elemental boron.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for doping a solid semiconductor crystal, in which the semiconductor crystal arranged in a treatment vessel at increased Temperature brought into contact with a gaseous dopant in the treatment vessel an electrical gas discharge is generated and, if necessary, the semiconductor crystal is connected as an electrode, in particular as a cathode, characterized in that that first the gas discharge is adjusted so that the surface of the semiconductor is removed, and that the gas discharge is then adjusted so that the gaseous dopant penetrates into the semiconductor crystal.

2. Procedure according to Claim 1, characterized in that the gas discharge has a high erosion effect, for example, by setting an abnormal glow discharge with a high cathode voltage or high current density and / or use of one consisting of heavier atoms Carrier gas for gas discharge and / or use of a small electrode gap, is set.

3. The method according to claim 2, characterized in that the Semiconductor crystals when using a gas discharge operated with a high current density be cooled.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that when doping a lighter carrier gas is added and / or with a lower gas Voltage or low current density operated gas discharge, z. B. a normal Glow discharge, is worked.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a layer-stabilized gas discharge in the case of alternating current operation is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that when operating the gas discharge with alternating current, the semiconductor crystal and the Dopant, e.g. B. boron, can be connected as electrodes.

7. The method according to claim 6, characterized in that an asymmetrical alternating voltage is applied and work is carried out in such a way that the high amplitude component is between the semiconductor crystal and the counter electrode when the semiconductor crystal is connected as an anode and vice versa. Considered publications: Austrian patent specification No. 199 701.