DE1265720B

DE1265720B - Process for the production of a doped area of semiconductor bodies by solid body diffusion

Info

Publication number: DE1265720B
Application number: DEF41152A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hiromu Haruki
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1963-10-31
Filing date: 1963-10-31
Publication date: 1968-04-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl,:Int. Cl ,:

BOIjBOIj

Deutsche KL: 12 g-17/34 German KL: 12 g -17/34

Nummer: 1265 720Number: 1265 720

Aktenzeichen: F41152IVc/12gFile number: F41152IVc / 12g

Anmeldetag: 31. Oktober 1963 Filing date: October 31, 1963

Auslegetag: 11. April 1968Open date: April 11, 1968

Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines dotierten Bereiches in Halbleiterkörpern durch Festkörperdiffusion besteht darin, daß der Halbleiterkörper in Gegenwart eines festen oder gasförmigen Dotierungsmaterials auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes erwärmt wird, so daß das Dotierungsmaterial in die Oberfläche des festen Halbleiterkörpers eindiffundiert. Die Diffusionstiefe des Dotierungsmaterials wird durch seine Dichte an der Oberfläche des Körpers und die Erwärmungstemperatur und -dauer bestimmt. Das Diffusionsverfahren hat bekanntlich den Nachteil, daß die Wärmebehandlung bei hoher Temperatur durchgeführt werden muß und damit zu einer Herabsetzung der Lebensdauer und Diffusionslänge der Minoritätsträger im Halbleitermaterial führt.A known method for producing a doped region in semiconductor bodies by solid-state diffusion is that the semiconductor body is heated in the presence of a solid or gaseous doping material to a temperature below its melting point, so that the doping material diffuses into the surface of the solid semiconductor body. The diffusion depth of the doping material is determined by its density on the surface of the body and the heating temperature and duration. The diffusion process is known to have the disadvantage that the heat treatment must be carried out at high temperature and thus leads to a reduction in the life and diffusion length of the minority carriers in the semiconductor material.

Die Erfindung bezweck die Überwindung dieses Nachteiles. Sie bezieht sich demzufolge auf ein Verfahren zur Herstellung eines dotierten Bereiches in Halbleiterkörpern durch Festkörperdiffusion, bei dem der Halbleiterkörper auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes erwärmt und mit einem festen oder gasförmigen Dotierungsmaterial in Berührung gebracht wird, so daß das Dotierungsmaterial in die Oberfläche des festen Halbleiterkörpers eindiffundiert. Erfindungsgemäß wird während der Wärmebehandlung an dem Halbleiterkörper eine begrenzte Aufschmelzstelle gebildet und ortsfest gehalten.The invention aims to overcome this disadvantage. It therefore relates to a procedure for the production of a doped region in semiconductor bodies by solid-state diffusion, in which the semiconductor body is heated to a temperature below its melting point and with a solid or gaseous doping material is brought into contact, so that the doping material in the Diffused surface of the solid semiconductor body. According to the invention, during the heat treatment a limited melting point is formed on the semiconductor body and held in place.

Da die Diffusions- und Verteilungskoeffizienten der unerwünschten Verunreinigungen, z. B. von Schwermetallen wie Kupfer, gegenüber denen des absichtlich eingebrachten Dotierungsstoffes sehr groß sind, genügt es, wenn z. B. bei einem Siliciumeinkristall der gewöhnlich verwendeten Größe nur ein sehr kleiner geschmolzener Teil an seiner Oberfläche gebildet wird. Die schädlichen Verunreinigungen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers sammeln sich an dieser Aufschmelzstelle. Since the diffusion and partition coefficients of the undesirable impurities, e.g. B. heavy metals like copper, compared to those of the intentionally introduced dopant are very large, it is sufficient if z. B. with a silicon single crystal of the commonly used size only a very small one molten part is formed on its surface. The harmful impurities on the surface of the semiconductor body collect at this melting point.

Die Aufschmelzstelle kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß während der Diffusion die Kristallscheibe an einer Stelle mit Elektronenstrahlen od. dgl. bestrahlt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß ζ. B. auf einen Halbleiterkörper aus Silicium während der Diffusion ein kleines Stück aus hochreinem Germanium aufgelegt wird. Wegen der geringeren Schmelztemperatur des Germaniums schmilzt dieses während des Diffusionsprozesses auf.The melting point can, for. B. can be produced in that the crystal disk during diffusion Irradiated at one point with electron beams or the like. Another possibility is to that ζ. B. on a semiconductor body made of silicon during diffusion a small piece of high purity Germanium is applied. Because of the lower melting temperature of germanium it melts this on during the diffusion process.

Man kann auch während des Diffusionsprozesses die Aufschmelzstelle dadurch bilden, daß Germanium aufgedampft wird, wobei das Germanium das durch Diffusion einzubringende Dotierungsmaterial enthält. An der Grenzfläche zwischen Germanium und Verfahren zur Herstellung eines dotierten
Bereiches von Halbleiterkörpern
durch FestkörperdiffusionThe melting point can also be formed during the diffusion process in that germanium is vapor-deposited, the germanium containing the doping material to be introduced by diffusion. At the interface between germanium and process for producing a doped
Area of semiconductor bodies
by solid-state diffusion

Anmelder:Applicant:

Fuji Denki Seizo Kabushiki Kaisha, TokioFuji Denki Seizo Kabushiki Kaisha, Tokyo

Vertreter:Representative:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,Dr. jur. G. Hoepffner, lawyer,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 508520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Hiromu Haruki, Yokohama (Japan)Dipl.-Ing. Hiromu Haruki, Yokohama (Japan)

Silicium entsteht eine Schmelzfläche, welche die schädlichen Verunreinigungen aufnimmt. Nach der Diffusionserwärmung kann die aufgedampfte Germaniumschicht z. B. durch Ätzung wieder beseitigt werden.Silicon creates a melting surface that absorbs the harmful impurities. After Diffusion heating can apply to the vapor-deposited germanium layer, for. B. eliminated by etching will.

An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. In F i g. 1 ist eine Halterung 1 aus Quarz dargestellt, in der Siliciumscheiben 2 waagerecht gehaltert sind. In den F i g. 2 und 3 ist eine derartige Siliziumscheibe 2 dargestellt. Sie ist mit einer Aussparung 3 bzw. einem Loch 4 versehen, in welches ein kleines Germaniumstück 5 eingebracht ist. Das Gehäuse 1 mit den Siliciumscheiben 2 wird z. B. in einen Ofen eingebracht und zwecks Diffusion erwärmt. Danach wird die sich hierbei bildende Germanium-Silicium-Legierung wieder entfernt, z. B. auch in flüssigem Zustand durch Kippen der noch heißen Siliciumscheiben.An exemplary embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing. In Fig. 1 is a holder 1 made of quartz is shown, in which silicon wafers 2 are held horizontally. In the F i g. Such a silicon wafer 2 is shown in FIGS. 2 and 3. It is with a recess 3 or one Hole 4 is provided in which a small piece of germanium 5 is inserted. The housing 1 with the Silicon wafers 2 is z. B. placed in an oven and heated for diffusion. After that, will the resulting germanium-silicon alloy is removed again, z. B. also in the liquid state by tilting the still hot silicon wafers.

Die Erfindung kann auch z. B. bei Halbleiterkörpern aus Silicium, Germanium oder intermetallischen Verbindungen mit Erfolg angewendet werden.The invention can also e.g. B. with semiconductor bodies made of silicon, germanium or intermetallic Connections are applied with success.

Claims

Patent claims:

1. Method for producing a doped region in semiconductor bodies by solid-state diffusion, in which the semiconductor body on a Temperature below its melting point and heated with a solid or gaseous Doping material is brought into contact so that the doping material in the surface diffused into the solid semiconductor body, thereby characterized in that during the heat treatment on the semiconductor body a

809 538/503

bordered melting point is formed and held in place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the limited melting point is formed by additional heating.

3. The method according to claim 2, characterized in that electron beams for additional Heating can be used.

4. The method according to claim 1, characterized in that the point to be formed Melt a semiconductor material is applied, the melting point of which is lower than that of the semiconductor body to be doped.

Considered publications:
German Patent No. 1,029,939;
German utility model No. 1 866 736.

1 sheet of drawings