DE1719024A1 - Verfahren zur Herstellung eines Stabes aus Halbleitermaterial fuer elektronische Zwecke - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Stabes aus Halbleitermaterial fuer elektronische ZweckeInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung eines Stabes aus Halbleitermaterial
für elektronische Zwecke
(Zusatz zum Patent 1 153 54o)
Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stabes aus Halbleitermaterial, insbesondere Silicium,
für elektronische Zwecke, bei dem auf der Oberfläche eines festen, über seine ganze länge gleichmäßig erhitzten Trägerstabes
aus Halbleitermaterial mit gegebener erhöhter Verunreinigung skonzentration weiteres, reineres Halbleitermaterial
derselben Art durch mindestens teilweise Reduktion und thermische Zersetzung aus einer gasförmigen Verbindung in solcher
Menge, wie sie für eine gewünschte verminderte Dotierungskonzentration des zu fertigenden Stabes erforderlich ist, abgeeohieden
und die Verunreinigungskonzentration des so verdickten Stabes durch tiegelfreies Zonenschmelzen über den ganzen
Stabquerschnitt vergleiehaäßigt wird. Der Zweck dieses Verfahrens,
durch gesielte Dotierung einen niederohmigen Halbleiterstab
alt einem gewünschten, über die ganze Stablänge einheitlichen
!•itfähigkeitswert zu erzeugen, wird unter gewissen Umständen,
dl« weiter unten näher erläutert werden, nur unvollkommen er-
rtioht. Diesem Mangel kann durch eine weitere Auegestaltung des
Verfahrene abgeholfen werden, die erfindungsgemäß darin bestellt,
dal sei Vtrwendung «liier Verunreinigungesubstanz, deren Dampfdruok
»ei der 8ehaelite»peratur des Halbleitermaterial·, die Ansahl
der BohBelseonendurohgänge und die fanderungsgeeehwindigkeit der
BeJuieliiome sur Iriielumg einer vor ge β ehr ie »erne a Dotieruags-
009850/1742 Sm* ι
BAD
konzentration unter zusätzlicher Berücksichtigung des Verdampfungsfaktors der Verunreinigungssubstanz gewählt
werden.
Nach diesem verbesserten Verfahren erhält man demzufolge Halbleiterstäbe
mit einer über das gesamte Stabvolumen gleichmäßig verteilten Dotierungskonzentration. Es hat sich erwiesen, daß
die Abweichung vom gewünschten spezifischen Widerstand bei nach diesem Verfahren hergestellten Silioiumstäben mit einem
spezifischen Widerstand im Bereich von etwa 1o bis 4oo Ohm.cm weniger als 2o # beträgt.
Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, als Verunreinigungssubstanz Phosphor zu verwenden. Dies geschieht in der Weise, daß
beim AbScheidungsprozeß dem Reaktionsgas Phosphor in Form einer
Phosphorverbindung zugesetzt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Phosphorchlorid (PCI,) zu verwenden und dieses
mit einem Teil eines als Ausgangsmaterial für die Abscheidung
dienenden flüssigen Siliciumhalogenide, insbesondere Silikoohlorophorm
(SiHCl,), zu mischen und das Gasgemisch in die vom Reaktionsgas durchströmte Zuleitung zum Reaktionsgefäß einzuführen.
Die Erfindung beruht auf folgenden Beobachtungen und Überlegungen:
Bei der Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf
festen Trägerstäben aus demselben Material durch Zersetzung
und/oder Reduktion von gasförmigen Verbindungen kann bekanntlich dem Trägergas oder dem Reaktionsgasgemisoh Dotierungsatoff zugesetzt
werden, welcher mit dem Halbleitermaterial auf den Trägerstäben
abgeschieden wird. In der Regel wird dann die Verunreinigungekonaentration
über den Querschnitt dta verdiokten Stabes
ungleiehaäflig vtrtai.lt sein, well ·β schwierig 1st, beim Abaohtidungaprosefi
in dom abgtaohitdtntn Mattrial ditaolbe Vtrunrtiaigungekomatntration
au eriitlen, wtloh· der Trägerβtab
.. DffkAla wird rnaoh d«m Hauptpateat dtr A»aohoi*ungiproae8
009850/1742 *ad original _
durch einen nachfolgenden Zonenschmtlzprozeß ergänzt, durch den die Verunreinigungskonzentration über das gesamte Volumen
des so verdickten Stabes vergleichmäßigt werden kann. Im übrigen kann der Zonen schute lzpro ze 8 zugleich zum Züchten eines Einkristalls
«it Hilfe eines Keimkristalls benutzt werden.
Der Zonensehaelzvorgang kann nun aber bei solchen Verunreinigungsstoffen, deren Dampfdruck bei der Schmelztemperatur des Halblei
termaterials höher ist als der Dampfdruck des letzteren, nachträglich
die Dotierungskonzentration dadurch verändern, daß in der Vakuumkammer, in welcher die Behandlung stattfindet, ein Teil
des Verunreinigungsmaterials aus der geschmolzenen Zone abdampft. %
Die hierdurch bedingte nachträgliche Konzentrationsänderung erschwert die Erzielung einer vorbestimmten Verunreinigungskonzentration
beim fertigen Erzeugnis, beispielsweise bei einem Einkristalls.tab.
Diese Schwierigkeiten standen beispielsweise der Verwendung von Phosphor für eine gezielte η-Dotierung von Silicium entgegen.
Phosphor hat nämlich bei 142o° C, der Schmelztemperatur des SiIiciums,
einen wesentlich höheren Dampfdruck als Silicium. Infolgedessen dampft beim Zonenschmelzen im Vakuum ein Teil der vorher
eingebrachten Menge des Dotierungsstoffes aus der Schmelzzone wieder ab. Es wurde nun gefunden, daß die abgedampfte Menge des M
Dotierungsstoffes, beispielsweise Phosphor, aus der Schmelze abhängig ist von der zu Beginn des Zonenschmelzprozesses vorhandenen
Dotierungskonzentration, von der Form und Größe der Schmelzzone, vom Vakuum im Rezipienten, sowie von der Zonenwanderungsgeschwindigkeit
und der Zahl der Zonendurchgänge. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Form und Größe der Schmelzzone sowie
das Vakuum ia Rezipienten während des ZonenschmelzVorganges konstantzuhalten.
Für die Zonenwanderungsgeschwindigkeit und die Zahl der Zonendurchgänge wurde eine Gesetzmäßigkeit ermittelt, welche den
Einfluß der Abdampfung erfaßt. Hit Hilfe dieser Gesetzmäßigkeit ist es dann «8glich, einen vorgeschriebenen Wert der Verunreinigungskonsentration
beim Endprodukt des Verfahrene genau zu treffen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
In Figur 1 ist eine Einrichtung zur Abscheidung von Silicium mit den zusätzlichen Geräten zur Dotierung des abgeschiedenen Siliciums
mit Phosphor schematisch dargestellt.
Figur 2 zeigt eine Einrichtung zum Ziehen von Dünnstäben aus einem
als Ergebnis des Abscheidungsprozesses erhaltenen hochdotierten Siliciumstab.
In Figur 3 ist eine Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines auf eine dünne Seele aufgewachsenen Siliciumstabes dargestellt.
Figur 4· zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit des spezifischen
Widerstandes des Halbleitermaterials von der Anzahl der Zonendurchgänge bei konstanter Zonenwanderungsgeschwindigkeit.
In der Einrichtung zur Abscheidung von Halbleitermaterial durch Zersetzung und/oder Reduktion von Halogenverbindungen, vorzugsweise
Silicochlorophorm (SiHCl,), mit Wasserstoff als Träger- und Reaktionsgas nach Figur 1 wird der Wasserstoff einer Gasflasche 1
über ein Absperrventil 2, ein mehrstufiges Reduzierventil 3 sowie einen Gasdurchflußmesser 4 entnommen und einer Verdampferanlage 5
zugeführt. Dort mischt es sich mit dem verdampften Silicochlorophorm und wird über ein Gaszuleitungsrohr 6 dem Reaktionsgefäß
zugeführt. Aus der Gasflasche 1 wird eine weitere Teilmenge Wasserstoff über das Absperrventil 2 und ein mehrstufiges Reduzierventil
7 sowie einen weiteren Gasdurchflußmesser 8 entnommen und zur Einstellung des erforderlichen Molverhältnisses in die Gasiuleitung
eingespeist. Eine Feinbürette 11, welche mit der Lösung von dem als Dotierungsstoff gewählten Phosphorchlorid (PCI,) in Silicochlorophorm
gefüllt ist und unter Wasserstoffüberdruck steht, ist durch ein Absperrventil 12 an die Gaszuleitung 6 angeschlossen.
Der Wasserstoffüberdruok kann duroh ein Redueierventil 1o eingestellt
werden. Aus der Feinbürette 11 läßt »an die Lösung Mit des
vorher berechneten Anteil Phosphorchlorid so in die Gasiuleitung
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eintropfen, daß die Dotierung des abgeschiedenen Siliciums etwa
in gleichem Maße wie das Aufwachsen erfolgt. Das Gasgemisch gelangt durch das Graszuleitungsrohr 6 über eine Düse 13» die eine turbulente Strömung erzeugt, zu den mit Hilfe einer Wechselspannungsquelle 14 beheizten Trägerstäben 15* Die Trägerstäbe sind in
einem durch eine metallene Bodenplatte 16 luftdicht abgeschlossenen Quarzzylinder 17 auf Graphithalterungen 18 freistehend angeordnet
und an ihren oberen Enden durch eine Graphit- oder Siliciumbrücke stromleitend miteinander verbunden. Die verbrauchten Bestgase strömen
durch ein Austrittsrohr 2o ab. Es wurde gefunden und durch Versuche bestätigt, daß bei der Abscheidung von Silicium mit einem spezi- a
fischen Widerstand von etwa o,1 bis 1o Ohm.cm praktisch der gesamte, dem Träger- und Reaktionsgas in Form von PhosphorChlorid
zugesetzte Phosphor mit dem Silicium abgeschieden wird. Es ist natürlich dafür zu sorgen, daß die Phosphorchloridmenge vollständig
verdampft wird und vollständig von dem zum Heaktionsgefäß hinströmenden Gasgemisch aufgenommen wird. Pur die Abscheidung von 1oo g
polykristallinem, η-leitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von beispielsweise 1 Ohm.cm hat sich ein Zusatz von
12,7/Ug Phosphor, das entspricht 56,4/Ug PhosphorChlorid, als
vorteilhaft erwiesen und für die Abscheidung von 1oo g Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1o Ohm.cm werden 1,1/ug
Phosphor und entsprechend 4»8/ug Phosphorchlorid benötigt.
Mit einer in Figur 2 dargestellten Vorrichtung kann der als Ergebnis
des Abscheidungsprozeeees auf einem Trägerstab 22 abgeschiedene
polykristalline Siliciumstab 23 zu einem dünnen Stab 32 gezogen werden, beispielsweise nach Patent 975 158, indem beim Zonenschmelzen die Stabenden ständig auaeinanderbewegt werden. Der
Silicium»tab 23 ist mit einem Kohlezwischenstück 24 in eine zylinderförmige Stabhalterung 25 eingesetzt und mit zwei Schrauben
featgeaohraubt. Die Stabhalterung 25 kann ttier eine Welle 27 in
Drehung veraetxt werden* Eine über die Stromzuführung« 28 mit
hochfrequentem Weeheeletrom geapelate leisapule 29 umeohlieflt
den Stub und kann in Sichtung der Stabach·β Bewegt werden. Zur
BlAleitUAg de· Düanzieavorgang·· wird da· lohlezwieohenetüok
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durch die Heizspule 29 induktiv erwärmt und die glühende Zone zum
freien Stabende gefahren und der Stab dort aufgeschmolzen. Eine an ihrem oberen Ende in einer Halterung 3o mit einer Schraube 31
festgeschraubte dünne Seele 32 wird mit ihrem unteren Ende in die Schmelze 33 eingetaucht und aufgeschmolzen. Dann wird die obere
Stabhaiterung langsam nach oben bewegt und dadurch der dünne Stab
aus der Schmelze gezogen. Die Heizspule kann mit sinkender Schmeizzone nach unten bewegt werden. Der spezifische Widerstand der so
erhaltenen Dünnstäbe wird zweckmäßig nachgemessen, weil sich beim Dünnziehen durch Verdampfen von Phosphor aus der Schmelzzone die
Dotierungskonzentration ändern kann. Der spezifische Widerstand eines dünnen Stabes von 2,5 bis 3 mm Durchmesser, der aus einem
Ursprungs stab von 12 mm Durchmesser mit einer Zuggepchwindigkeit von 1 mm pro Minute gezogen wird, liegt beispielsweise um das
ca. 1,5-fache höher als der spezifische Widerstand des Ursprungsstabes .
In der Vorrichtung zum Zonenreinigen nach Figur 3 wird der auf
einer nach dem in der Figur 2 dargestellten Verfahrensschritt hergestellten dünnen Seele 34 abgeschiedene SiIiciumstab 35 an
der mit einer strichpunktierten Linie bezeichneten Stelle 38 an einen einkristallinen Impfling 39 mit gleichem Durchmesser angeschmolzen. Der Impfling ist in der unteren Halterung 4o gehaltert.
Die Halterung ist mit einer Antriebswelle 41 verbunden. Das obere Stabende ist mit dem beim Abscheidungsprozeß eingewachsenen Kohlezwischenstück 42 in die Halterung 43 eingesetzt und mit zwei
Schrauben 44 festgeschraubt. Durch eine in Richtung der Stabachse bewegliche Heizspule 36 wird der Stab in einer schmalen Zone 37
geschmolzen und die Schmelz«one in Richtung der Stabachse durch
den Stab bewegt.
In dem Diagramm der Figur 4 ist der spezifisch· Widerstand ν
eines Halbleiteretabee als Ordinate und di· Aaiahl der Zonendurohgänge η als Abssisss aufgetragen. Ss zeigt je ein· Kurvt
für «wei konstante Wanderungsgesohwindigkeiten T1 uad T2 der
Sohmelie, wo··! T1 grtfier 1st als T2* Au« 4em Diagram· lit su
ersehen, AaB 4er spesifisoke Widerstaat alt ier Saal 4er loaea-
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durchgänge umsomehr erhöht wird, je kleiner die Zonenwanderungsgeschwindigkeit
ist, weil sich mit der zunehmenden Zeit für einen Zonendurchgang auch die je Zonendurchgang aus der Schmelze
abgedampfte Menge des Dotierungsmaterials erhöht. Das dargestellte Diagramm gilt "beispielsweise für einen Stabdurchmesser von
12 mm, eine Drehzahl eines Stabendes von 7o U/min und eine Schmelzzonenhöhe
von 11 mm. Der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials nimmt mit der Zahl der Zonendurchgänge angenähert
exponentiell zu, er wird deshalb zur besseren Flächenverteilung des Diagramms zweckmäßig inlogarithmischem Maßstab aufgetragen.
Soll beispielsweise ein η-leitender Siliciumstab mit einem spezifischen
Widerstand von 1oo Ohm.cm aus einem polykristallinen Ausgangsstab mit einem spezifischen Widerstand von 1om Ohm.cm
hergestellt werden, so kann man den gewünschten Wert erzielen, indem man. beispielsweise vier Zonendurchgänge mit einer Zonenwanderungsgeschwindigkeit
von 3 mm pro Minute wählt. Der gleiche gezielte Wert könnte auch erhalten werden, wenn man fünf Zonenzüge
mit 4 mm pro Minute wählt und einen weiteren mit 3 »5 mm
pro Minute zieht.
Gleichzeitig wird beim Zonenschmelzen der polykristalline Stab
in einen Einkristall verwandelt, indem der polykristalline Stab nach Figur 3 an einen einkristallinen Impfling angeschmolzen
und die Schmelzzone jeweils vom Impfling aus durch den Stab hindurchgeführt wird. Eine Konzentrationsverschiebung des Phosphors
beim Zonenziehen, verursacht durch den von 1 verschiedenen Verteilungskoeffinzienten,
kann dadurch weitgehend vermieden werden, daß beispielsweise nach Patent 1 164 681 jeweils die Hälfte der
Zonendurehgänge in gleicher Richtung durchgeführt werden, wobei
der Stab aweokmäßig nach der ersten Hälfte der Zonendurehgänge
umgedreht wird.
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Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines Stabes aus Halbleitermaterial,
insbesondere Silicium, für elektronische Zwecke, bei dem auf der Oberfläche eines festen, über seine ganze Länge gleichmäßig
erhitzten Trägerstabes aus Halbleitermaterial mit gegebener
erhöhter Verunreinigungskonzentration weiteres, reineres Halbleitermaterial derselben Art durch mindestens teilweise Reduktion
und thermische Zersetzung aus einer gasförmigen Verbindung in
^ solcher Menge, wie sie für eine gewünschte verminderte Dotierungskonzentration
des fertigen Stabes erforderlich ist, abgeschieden und die Verunreinigungskonzentration des so verdickten
Stabes durch tiegelfreies Zonenschmelzen über den ganzen
Stabquerschnitt vergleichmäßigt wird, nach Patent 1 153 54o,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Verunreinigungssubstanz, deren Dampfdruck bei der Schmelztemperatur des Halbleitermaterials
höher ist als der Dampfdruck des Halbleitermaterials, die Anzahl der Schmelzzonendurchgänge und die Wanderungsgeschwindigkeit
der Schmelzzone zur Erzielung einer vorgeschriebenen Dotierungskonzentration gewählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver-
ψ unreinigungssubstanz Phosphor verwendet wird.
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. Unterlagen (ΑΓθ;βθΦ.δο·/4Φ$ι12ΑηΗ*ϋη«·β·*·4·9l9WI
. Unterlagen (ΑΓθ;βθΦ.δο·/4Φ$ι12ΑηΗ*ϋη«·β·*·4·9l9WI
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NL276635A (de) * | 1961-03-31 | |||
DE1419656B2 (de) * | 1961-05-16 | 1972-04-20 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Verfahren zum dotieren eines stabfoermigen koerpers aus halbleitermaterial, insbesondere aus silicium, mit bor |
BE620951A (de) * | 1961-08-04 | |||
US3170882A (en) * | 1963-11-04 | 1965-02-23 | Merck & Co Inc | Process for making semiconductors of predetermined resistivities |
US4040890A (en) * | 1975-06-27 | 1977-08-09 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Neodymium oxide doped yttrium aluminum garnet optical fiber |
DE102004038718A1 (de) * | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Joint Solar Silicon Gmbh & Co. Kg | Reaktor sowie Verfahren zur Herstellung von Silizium |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2441603A (en) * | 1943-07-28 | 1948-05-18 | Bell Telephone Labor Inc | Electrical translating materials and method of making them |
US2438892A (en) * | 1943-07-28 | 1948-04-06 | Bell Telephone Labor Inc | Electrical translating materials and devices and methods of making them |
US2763581A (en) * | 1952-11-25 | 1956-09-18 | Raytheon Mfg Co | Process of making p-n junction crystals |
DE1061527B (de) * | 1953-02-14 | 1959-07-16 | Siemens Ag | Verfahren zum zonenweisen Umschmelzen von Staeben und anderen langgestreckten Werkstuecken |
US2785095A (en) * | 1953-04-01 | 1957-03-12 | Rca Corp | Semi-conductor devices and methods of making same |
GB778383A (en) * | 1953-10-02 | 1957-07-03 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to the production of material for semi-conductors |
NL218408A (de) * | 1954-05-18 | 1900-01-01 | ||
DE1017795B (de) * | 1954-05-25 | 1957-10-17 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung reinster kristalliner Substanzen, vorzugsweise Halbleitersubstanzen |
NL99619C (de) * | 1955-06-28 |
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