DE1419656A1 - Verfahren zum Dotieren eines stabfoermigen Koerpers aus Halbleitermaterial,insbesondere aus Silizium,mit Bor - Google Patents
Verfahren zum Dotieren eines stabfoermigen Koerpers aus Halbleitermaterial,insbesondere aus Silizium,mit BorInfo
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Description
H19656
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 2 a FEB. 1359
Witteisbacherplatz 2
PA 61/1286
Verfahren zum Dotieren eines stabförmigen Körpers aus Halbleitermaterial, insbesondere aus SiIizium,
mit Bor
Halbleiteranordnungen wie Gleichrichter, Transistoren, Photodioden,
Vierschichtanordnungen und dergleichen bestehen meistens aus einem im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper, z. B.
aus Silizium, Germanium oder einer intermetallischen Verbindung der III. und V. bzw. der II. und VI. Gruppe des Periodischen
Systems, auf den Elektroden, z. B. durch Legieren, aufgebracht sind.
Zu ihrer Herstellung werden in größeren Mengen Halbleitermaterialien
mit definierten Eigenschaften benötigt. Diese werden deshalb hoch gereinigt, z. B. durch tiegelfreies Zonenschmelzen, und anschließend
entweder in diesem hoch gereinigten Zustand oder nach der Zufügung von definierten Dotierungszusätzen zu Halbleiteranordnungen
verarbeitet.
Bei einem derartigen Dotierungsverfahren wird auf einem dünnen, stabförmigen Körper aus Halbleitermaterial, welcher stark dotiert
ist, undotiertes Halbleitermaterial abgeschieden und anschließend durch tiegelfreies Zonenschmelzen die Dotierungskonzentration
über den gesaraten Querschnitt des so entstandenen Halbleiterstabes
vergleichmäßigt. Pur diese und auch für andere Zwecke
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Unter!aoen
U19656
wird ein hochdotiertes Ausgangsmaterial benötigt, das beispielsweise
dadurch gewonnen wird, daß der Halbleiterstab mit einem Verunreinigungsstoff in fester Form, beispielsweise
mit einem Stück Bor, abgerieben wird (vergl. österreichische Patentschrift 211 874).
Neben dem erwähnten Verfahren zum Einbringen von Bor in einen stabförmigen Körper aus Halbleitermaterial ist noch ein anderes
Verfahren bekannt geworden. Hierbei wird ein Bor enthaltender Glasfaden auf einen Halbleiterstab aufgeschmolzen und dieser
danach dem tiegelfreien Zonenschmelzen unterworfen (vergl. österreichische
Patentschrift 2o9 955).
Die bekannten Verfahren erfordern eine Vielzahl von anschließenden
Zonenzügen, um eine einigermaßen gleichmäßige Bordotierung über den gesamten Halbleiterstab zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahret zum Dotieren eines stabförmigen Körpers aus Halbleitermaterial, insbesondere
aus Silizium, mit Bor, durch Aufbringen von Bor auf den stabförmigen Körper und anschließendes, vorzugsweise tiegelfreies,
Zonenschmelzen desselben. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Bor mit einer Korngröße
von 5 bis 5oo /u verwendet wird und daß das Borpulver in eine Längsnut des stabförmigen Halbleiterkristalls eingebracht
wird. Vorzugsweise wird ein Borpulver mit einer Korngröße von bis 1oo /U verwendet.
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* U19656
Borpulver mit geringerer Korngröße, z. B. staubförmiges Borpulver,
weist den Nachteil auf, daß die sich an Luft bildenden Nitridhäute ein Einbringen des Bors in das stabförmige Halbleitermaterial
erschweren. Bornitrid, welches mit in einen Halbleiterstab, z. B. aus Silizium oder aus Germanium, eingedrungen
ist, erweist sieh ferner beim Einkristallzüchten als schädlich.
Andererseits ist auch der Korngröße nach oben eine Grenze gesetzt,
da große Borkörner beim Aufschmelzen des Halbleitermaterials Mischkristalle mit diesen bilden. Es ist deshalb
bei großen Korngrößen ein sehr langsames Schmelzen notwendig, weil sonst Legierungen, die sich aus dem Bor und dem Halbleitermaterial
bilden, ebenfalls das Einkristallwachstum verhindern.
Anhand eines Ausführungsbeispieles, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hervorgehen, soll die Erfindung
näher erläutert werden.
In einen Halbleiterstab, beispielsweise einen Siliziumstab, von
etwa 1oo g Gewicht, wird eine Nut eingebracht, z. B. eingefräst, welche parallel zur Längsachse des Stabes verläuft. Etwa 2oo mg
Bor werden mit Wasserglas angerührt und diese Mischung in die
Nut eingebracht. Anschließend wird der Halbleiterstab langsam
auf etwa 9oo° C aufgeheizt und auf dieser Temperatur ca. 3 Stunden belassen. Hierdurch wird die Feuchtigkeit des Wasserglases
und chemisch gebundenes Wasser beseitigt, welche beim anschließenden Zonenschmelzen schädlich wären.
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* H19656
Danach wird eine Sehmelzzone durch den gesamten Halbleiterstab geführt, worauf sich eine glasige Schlacke an der Oberfläche
des Halbleiterstabes aus den Resten des Wasserglases bildet, Diese Schlacke wird anschließend entfernt, beispielsweise abgekratzt,
und danach mindestens eine weitere Schmelzzone durch den Halbleiterstab geführt. Nach dieser Behandlung weist das
Halbleitermaterial, welches vorher einen spezifischen Widerstand
von etwa 1oo - 5oo Ohm.cm besaß, einen spezifischen Widerstand von 4 · 1o Ohm.cm auf. Der Halbleiterstab ist also mit
Bor hochdotiert.
Zweckmäßigerweise wird der"Halbleiterstab in bekannter Weise
durch Ansetzen eines einkristallinen Impflings in einen Einkristall verwandelt. Es hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen,
diesen Einkristallimpfling erst beim zweiten Zonendurchgang anzuschmelzen, bzw. erst beim zweiten Zonendurchgang den
Startpunkt der Schmelzzone in diesen Impfling zu verlegen.
5 Patentansprüche
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Claims (5)
1. Verfahren zum Dotieren eines stabförmigen Körpers aus Halbleitermaterial,
insbesondere aus Silizium, mit Bor, durch Aufbringen von Bor auf den stabförmigen Halbleiterkörper und
anschließendes, vorzugsweise tiegelfreies, Zonenschmelzen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Bor
mit einer Korngröße von 5 bis 5oo /u verwendet wird und daß das Borpulver in eine Längsnut des stabförmigen Halbleiterkörpers
eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Borpulver mit einer Korngröße von 5o bis 1oo /u verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Borpulver mit Wasserglas vermischt und dann in die Längsnut
des stabförmigen Halbleiterkörpers eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß
das in der Längsnut des stabförmigen Halbleiterkörpers befindliche Borpulver durch langsames Erwärmen des Halbleiterkörpers
auf ca. 9oo° C erhitzt und auf dieser Temperatur mehrere Stunden belassen wird und daß anschließend der Halbleiterkörper
zonengeschmolzen wird.
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Unterfagen (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. I Satz 3 des XnderungagK. v. 4,9. »67)
fr U19656
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Durchgang der Schmelzzone durch den Halbleiterkörper
die aus dem Wasserglas herrührenden Schlacken von dem Halbleiterkörper entfernt und danach noch mindestens
ein Zonendurchgang durchgeführt wird.
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