DE1160548B - Verfahren zum Dotieren von halbleitendem Germanium oder Silizium mit Schwefel - Google Patents

Verfahren zum Dotieren von halbleitendem Germanium oder Silizium mit Schwefel

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DE1160548B
DE1160548B DES56305A DES0056305A DE1160548B DE 1160548 B DE1160548 B DE 1160548B DE S56305 A DES56305 A DE S56305A DE S0056305 A DES0056305 A DE S0056305A DE 1160548 B DE1160548 B DE 1160548B
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DE
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sulfur
silicon
germanium
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semiconducting
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DES56305A
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Dr Phil Nat Heinrich Gutsche
Dr Phil Nat Norbert Schink
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
    • C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
    • C30B13/12—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials in the gaseous or vapour state
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Description

  • Verfahren zum Dotieren von halbleitendem Germanium oder Silizium mit Schwefel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von halbleitendem Germanium oder Silizium, das für die Herstellung der Halbleiterkörper elektronischer Halbleiterbauelemente, wie Gleichrichter oder Transistoren, verwendet wird, mit Schwefel. Erfindungsgemäß wird der Schwefel dem halbleitenden Germanium oder Silizium als Schwefelverbindung zugesetzt. Dadurch wird besonders bei solchen Prozessen, die in Gegenwart und gegebenenfalls unter Mitwirkung einer Gasatmosphäre stattfinden, eine genaue Dosierung der Schwefelkonzentration ermöglicht bzw. erleichtert. Das fällt besonders ins Gewicht wegen der Gefahr, daß sich ein Halbleitersulfid bilden könnte; zu beachten ist nämlich, daß das Mengenverhältnis von Schwefel zu Halbleitersubstanz unter demjenigen durch Versuche feststellbaren Grenzwert gehalten wird, bei welchem sich Siliziumsulfid bzw. Germaniumsulfid bildet. Gute Ergebnisse wurden unter anderem erzielt, indem einem Siliziumhalogenid, z. B. Silicochloroform, das mit Wasserstoff als Trägergas über glühende Siliziumstäbe mit einer Temperatur von etwa 1100° C zwecks Zersetzung und Niederschlagung auf den Stäben geleitet wurde, Dischwefeldichlorid (SZCIz) in Dampfform beigemengt wurde, entsprechend einem Atomverhältnis Schwefel zu Silizium etwa gleich 1: 1000. Die obere Grenze dürfte etwa bei 1:100 liegen. Eine Dotierung in einem späteren Stadium, nämlich beim tiegelfreien Zonenziehen, gelang beispielsweise dadurch, daß Schwefelwasserstoff dem Schutzgas, z. B. Wasserstoff, mit welchem das Behandlungsgefäß bei Normaldruck laufend durchspült wurde, im Volumenverhältnis unter 1:100 zugesetzt wurde. Auch beim Ziehen aus der Schmelze ist die Schwefeldotierung gut durchführbar, gegebenenfalls mit Veränderung der Konzentration. Man kann beispielsweise Pillen von Siliziumsulfid der Schmelze im Tiegel beimengen. Durch örtlich begrenzte Legierung von einkristallinen Körpern aus Halbleiterelementen, z. B. Siliziumscheiben, mit schwefelhaltigem Gold oder einem anderen geeigneten, schwefelhaltigen Metall bzw. einer schwefelhaltigen Metallegierung, vorzugsweise in Foliengestalt, können auch Bereiche mit erhöhter Donatorenkonzentration geschaffen werden. Auf diese Weise können in Halbleiterelementen mit Defektleitfähigkeit p-n-Übergänge erzeugt werden. Auch durch Eindiffusion, z. B. mittels Temperung in einer stark verdünnten schwefelhaltigen Atmosphäre, z. B. einer Wasserstoff- oder Argonatmosphäre mit 0,1 Volumprozent Schwefelwasserstoff (H.S), können entsprechende Ergebnisse bei Halbleiter-Einkristallen erzielt werden. Hierzu sind Temperaturen von z. B. etwa 1000° C bei Silizium bzw. etwa 800° C bei Germanium anwendbar.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Dotieren von halbleitendem Germanium oder Silizium, das für die Herstellung der Halbleiterkörper elektronischer Halbleiterbauelemente, wie Gleichrichter oder Transistoren, verwendet wird, mit Schwefel, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Schwefel dem halbleitenden Germanium oder Silizium als Schwefelverbindung zugesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem halbleitenden Germanium oder Silizium während eines unter Schutzgas, vorzugsweise Wasserstoff, ablaufenden Schmelzens, z. B. eines tiegelfreien Zonenschmelzens, eine Schwefelwasserstoffverbindung zugesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem halbleitenden Germanium, oder Silizium beim Abscheiden aus der Gasphase eine SchwefelchIorverbindung zugesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1018 557; " französische Patentschrift Nr. 1 149 035; USA.-Patentschriften Nr. 2 637 770, 2 809 165; T o r r e y und W h i t m e r, Crystal rectifiers, 1948, S. 65 und 365; Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 58, 1954, Nr. 5, S. 283 bis 321.
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