DE1260445B - Verfahren zum Eindiffundieren von gasfoermigem Dotierungsmaterial in einen Halbleiterkristall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-17/34

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1260445
S95820IVc/12g
8. März 1965
8. Februar 1968

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen auf Basis von Silicium, Siliciumcarbid und anderen Halbleiterstoffen wird häufig ein Dotierungsverfahren verwendet, bei dem gasförmiges Dotierungsmaterial in einen Halbleiterkristall zum Eindiffundieren gebracht wird. Dabei kann man den zu dotierenden Halbleiterkristall zusammen mit einem Gemisch aus einem Oxyd, einem Chlorid, Bromid oder Jodid des Dotierungsstoffes und einer inerten Trägersubstanz, z. B. SiO₂, in einem abgeschlossenen Gefäß erhitzen, so daß sich aus dem Gemisch dotierendes Gas entwickelt, welches mit dem Halbleiterkristall in Berührung gebracht wird. Dieses Verfahren wird insbesondere bei der Dotierung mit Bor angewendet, bei welchem ein pulverförmiges Gemisch aus B₂O₃ und SiO₂ als Quelle für das dotierende Gas angewendet wird.

Bei diesem Verfahren werden häufig — insbesondere bei Verwendung von siliciumhaltigen Halbleitermaterialien — Oberflächenstörungen beobachtet, die zu ungleichmäßigen Diffusionsfronten führen. Diese Störungen, die zum Teil auf Ablagerung von Staubpartikeln während des Diffusionsprozesses beruhen (und die auch bei sorgfältigerer Präparierung der Halbleiteroberfläche auftreten), können bei einem Verfahren zum Eindiffundieren eines gasförmigen Dotierungsmaterials in einen Halbleiterkristall, der zusammen mit einem dotierungsstoffhaltigen Gemisch in einem Gefäß erhitzt und mit dem von dem Gemisch abgegebenen gasförmigen Dotierungsmaterial in Berührung gebracht wird, ausgeschaltet werden, wenn erfindungsgemäß dem dotierenden Gas eine fluorhaltige Substanz beigemischt wird.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems mit mindestens einer gleichrichtenden Elektrode und einer ohmschen Verbindung wird das fertige Halbleiterbauelement vor dem Einbau in eine vakuumdicht zu verschließende Hülle der Einwirkung eines Halogens und/oder einer Halogen-Wasserstoff-Verbindung ausgesetzt. Hierdurch läßt sich eine Stabilisation der Halbleiteroberfläche für höhere Betriebstemperaturen erreichen.

Demgegenüber dient die Erfindung der Vergleichmäßigung einer Diffusionsfront beim Eindiffundieren eines dotierenden Gases.

Die damit erzielte Vergleichmäßigung der erhaltenen Dotierungsfronten ist für die Reproduzierbarkeit von pn-Übergängen und damit der elektrischen Eigenschaften der erhaltenen Halbleiteranordnungen von erheblichem Vorteil.

Als für den vorliegenden Zweck besonders ge-Verfahren zum Eindiffundieren von gasförmigem Dotierungsmaterial in einen Halbleiterkristall

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Franz-Xaver Wassermann, 8000 München

eignete fluorhaltige Substanzen sind Fluorwasserstoff und Arnmoniumfmorid zu erwähnen. Diese werden zweckmäßig dem das dotierende Gas entwickelnden Gemisch in so geringer Menge beigegeben, daß eine

ao merkliche Behinderung der Dotierung und eine Ätzwirkung auf den Halbleiter oder die übrigen anwesenden Substanzen nicht möglich ist.

Als Quelle für das dotierende Gas kann ein pulverförmiges Gemisch aus reinem SiO₂ mit einem

Oxyd bzw. einem Chlorid, Bromid oder Jodid der dotierenden Substanz verwendet werden. Es genügt, wenn man dem Gemisch fluorhaltige Substanz, z. B. NH₄F, in geringen Spuren (z. B. weniger als 1 °/o des Gesamtgewichtes) beimischt. Es ist auch möglich, die fluorhaltige Substanz in die Wandung des Dotierungsgefäßes einzubauen. Es besteht deshalb insbesondere bei Verwendung eines aus Quarz bestehenden Dotierungsgefäßes die Möglichkeit, sowohl den Dotierungsstoff (beispielsweise Bor) als auch die fluorhaltige Substanz vor dem Dotierungsprozeß durch Erhitzen des in Kontakt mit den besagten Substanzen stehenden Dotierungsgefäßes in die Wandung des Dotierungsgefäßes einzubauen. Während des eigentlichen Dotierungsprozesses dient dann die Wandung des Reaktionsgefäßes in an sich bekannter Weise als Quelle für den Dotierungsstoff und gleichzeitig gemäß der Erfindung als Quelle für die fluorhaltige Substanz.

In der Zeichnung wird eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Apparatur dargestellt. Das Dotierungsgefäß 1 besteht aus einer Quarzampulle, in welcher die aus Silicium bestehenden Halbleitereinkristalle 3 auf einem aus Quarz bestehenden siebartigen Untersatz 2 ruhen. Unterhalb des Untersatzes 2 befindet sich am Boden des Dotierungsgefäßes 1 ein als Quelle für das dotierende Gas dienendes Gemisch 4 aus SiO₂ und B₂O₃

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oder P₂O₅. Die Anordnung wird in einen Ofen 5 eingebracht, durch welchen sowohl die Halbleiterkristalle 3 als auch die Quelle 4 für den Dotierungsstoff auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden.

Claims (4)

5 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eindiffundieren eines gasförmigen Dotierungsmaterials in einen Halbleiterkristall, der zusammen mit einem dotierungsstoffhaltigen Gemisch in einem Gefäß erhitzt und mit dem von dem Gemisch abgegebenen gasförmigen Dotierungsmaterial in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus dem dotierenden Gas und einer fluorhaltigen Substanz verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fluorhaltige Substanz Fluorwasserstoff bzw. Ammoniumfluorid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorhaltige Substanz dem als Quelle für das dotierende Gas dienenden Gemisch beigegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die fluorhaltige Substanz vor dem DifEusionsprozeß durch Beladen in die Wandung des Dotierungsgefäßes eingebaut wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1052 573.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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