DE2143834C3 - Verfahren zur Einstellung der Dotierstoffkonzentration von Halbleitern beim Zonenscheiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Dotiersioffkonzentration von Halbleitern der im Oberbegriff des im Patentanspruch angegebenen Gattung.

Es ist bekannt, einem Dotierungssystem mit Hilfe von Magnetventilen genau definierte Mengen eines Dotierstoffes zuzuführen (Solid State Technology, Oktober 1966, S. 54), wodurch sich durch Steuerung der Gasströme und Verunreinigungen während der Ablagerung und Diffusion gleichmäßige Diffusionsparameter bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten erreichen lassen.

Ein Verfahren zur Einstellung der Dotierstoffkonzentration von Halbleitern der angegebenen Gattung ist aus der US-PS 31 08 073 bekannt; bei diesem Verfahren wird ein definiertes Gemisch aus Inertgas und gasförmigem Dotierstoff der Zonenschmelzkammer während eines Schmelzzonendurchganges bei konstantem Druck zugeführt. Dabei wird vor dem Dotiervorgang der Partialdruck des Dotierstoffes stufenweise auf den gewünschten Wert gebracht, während die Dotierung selbst unter konstantem Druck erfolgt.

In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß es bei diesem Verfahren insbesondere bei einer Änderung der eingestellten Dotierstoffkonzentration zu starken Schwankungen der erreichten Konzentration kommen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung der Dotierstoffkonzentration der angegebenen Gattung zu schaffen, das auch bei einer Änderung der gewünschten Dotierstoffkonzentration sofort Halbleiter mit der richtigen Konzentration liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden Überlegungen: Bei dem bekannten Verfahren zur Einstellung der Dotierstoffkonzentration von Halbleitern wird der Druck des zugeführten Gemisches aus Intergas und gasförmigen Dotierstoff stufenweise geändert, wenn Halbleiter mit anderer Dotierstoffkonzentration hergestellt werden sollen. Dabei macht sich jedoch ein sogenannter »Speichereffekt« bemerkbar; denn es läßt sich nicht vermeiden, daß sich ein Teil des Inertgases, aber auch des Dotierstoffes, durch Adsorption an den Wänden des Gaszuführsystems bzw. der Zonenschmelzkammer ablagert, wobei die adsorbierte Menge vom Gasdruck des Systems abhängt. Wird nun der Gasdruck gesenkt, wie es bei dem bekannten Verfahren beispielsweise bei einer Verringerung der Dotierstoffkonzentration erforderlich ist, so kommt es zu einer Desorption des abgelagerten Gases, die sich wiederum in einer Änderung des der Zonenschmelzkammer zugeführten Gasgemisches und damit der erreichten Dotierstoffkonzentraiion bemerkbar macht Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt jedoch nun die Änderung der Dotierstoffkonzentration nicht mehr wie bei dem bekannten Verfahren durch eine Änderung des Druckes, sondern durch eine entsprechende Einstellung der Zeitspanne, in der der Zonenschrnelzkammer das Gemisch aus Inertgas und gasförmigen Dotierstoff zugeführt wird, während der Druck in der Zonenschmelzkammer unverändert bleibt Auf diese Weise läßt sich der erwähnte, auf die Adsorption des Gases in dem Gaszuführsystem bzw. der Zonenschmelzkammer zurückzuführende Speichereffekt vermeiden, da bei konstant gehaltenem Druck immer ein Gleichgewichtszustand zwischen der Gasatmosphäre und den an den Wänden adsorbierten Substanzen herrscht. Dieser Gleichgewichtszustand bleibt auch bei einer Änderung der Dotierstoffkonzentration erhalten, da hierbei, wie erwähnt, nicht der Druck in dem Gaszuführsystem bzw. in der Zonenschmelzkammer, sondern nur die Zeitspanne geändert wird, in der dieses Gemisch zugeführt wird. Wollte man bei dem bekannten Verfahren den erwähnten »Speichereffekt« ausschalten, so mußte die sogenannte »Einschwingzeit« berücksichtigt werden, d. h., bei einer Erhöhung oder Err.'edrigung der Dotierstoffkonzentration mußte eine gewisse Zeitspanne gewartet werden, bis sich wieder ein stabiler Gleichgewichtszustand eingestellt hatte. Da jedoch keine exakten Werte für diesen neuen Gleichgewichtszustand bekannt waren, war dieses Verfahren immer mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet; außerdem dauerte die Einschwingzeit, insbesondere bei starken Konzentrationsänderungen, immer relativ lange, so daß das bekannte Verfahren einen schlechten Wirkungsgrad hatte. Durch die hier beanspruchten Maßnahmen kann jedoch praktisch schlagartig die eingestellte Dotierstoffkonzentration in relativ weiten Grenzen geändert

■to werden, ohne daß es zu der oben erwähnten Ungenauigkeit kommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfühlungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zwei Gasmischkammern, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Gasmischkammer.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Mischen von Gasen, mit der die Dotierstoffkonzentration von Halbleitern in einer Zonenschmelzkammer 12 eingestellt werden kann. Durch ein Fenster 14 in der Zonenschmelzkammer 12 ist ein länglicher Halbleiterstab 16 zu erkennen, der durch ein übliches Zonenschmelzverfahren gereinigt worden ist, bei dem der Halbleiterstab 16 relativ zu einer Hochfrequenz-Heizspule 18 bewegt wird. Die Zonenschmelzkammer 12 wird kontinuierlich mit einem Schutzgas, einem Edelgas, über eine Zuleitung 67 und zusätzlich mit einem Gasgemisch aus Edelgas und einem gasförmigen Dotierstoff beschickt, und zwar über eine Rohrleitung 20, die in der Nähe der Schmelzzone 17 des Halbleiterstabes 16 in die Zonenschmelzkammer 12 ragt. Die Schutzgase und ihre Steuerung sollen im

folgenden noch im einzelnen erläutert werden. Die Schutzgase verdrängen vor jeder Zonenreinigung, bei der die Heizspule 18 über die Länge des Halbleiterstabes 16 geführt wird, die Luft und andere Gase aus der Zonenschmelzkammer IZ

Die Vorrichtung zur Zuführung des Schutzgases und des gasförmigen Dotierstoffes weist einen druckgeregelten Vorratsbehälter 22 für ein Edelgas sowie einen druckgeregelten Vorratsbehälter 24 für einen gasförmigen Dotierstoff auf. Der Behälter 22 kann beispielsv. eise ι ο Argon, der Behälter 24 beispielsweise reines Phosphingas (zur η-Dotierung) PH3 oder ein Gasgemisch aus Phosphingas und einem bestimmten Edelgas, beispielsweise Argon, enthalten. Mit dem Begriff »gasförmige Dotierstoffe«, wie er hier verwendet wird, um das Gas im Behälter 24 zu beschreiben, ist also entweder ein reiner, gasförmiger Dotierstoff oder ein gasförmiger Dotierstoff gemeint, der durch ein bestimmtes Edelgas verdünnt ist.

Eine Gasleitung 26 vom Vorratsbehälter 22 dient zur Leitung eines bestimmten Edelgases, z. B. Argon. Es strömt durch die Gaszuleitung 28, über ein Steuerventil 30 und eine Bodeneinrichtung 34 in eine erste Kammer 32 zum Mischen von Gasen. Eine weitere Gasleitung 36 verbindet den Vorratsbehälter 24 mit der ersten Mischkammer 32 über die Zuleitungen 41 bzw. 42. Die Gasleitung 41 ist für geringe Durchsatzmengen ausgelegt und ragt über ein Steuerventil 38 und eine Blendeneinrichtung 40 in eine öffnung der Kammer 32. Die Gasleitung 42 ist für große Durchsatzmengen ausgelegt und über ein Steuerventil 44 und eine Blendeneinrichtung 46 mit einer Öffnung in der Mischkammer 32 verbunden.

Das Gemisch aus Dotierungsgas und Edelgas strömt aus der ersten Mischkammer 32 unter einem im wesentlichen konstanten Druck über die verbindende Gasleitung 48 zu einem steuerbaren Solenoid-Dreiwege-Ventil 50. Das Solenoid-Ventil 50 wird mittels einer Induktionsspule 52, die periodisch von einer geeigneten elektronischen Steuereinrichtung 53 gesteuert wird, geschaltet, wie noch zu zeigen ist. Die Steuereinrichtung 53 kann in einer üblichen Art so eingestellt sein, daß das Dotierungsgemisch aus der Zuleitung 48 und über das Ventil 50 in die Gasleitung 54 bei einer bestimmten Konzentration während einer vorgegebenen Zeitspanne eines Durchlaufs oder Arbeitszyklus strömt. Die Zeitspanne wird gemäß der gewünschten Konzentration von Fremdatomen und damit dem spezifischen Widerstand de- dotierten Halbleiterstabes 16 gewählt. Während dieser vorgegebenen Zeitspanne des Arbeitszyklus wird das Gemisch aus Edelgas und Dotierungsgas von der ersten Mischkammer 32 in eine zweite Mischkammer 58 geleitet, wo es noch stärker mit Edelgas, z. B. Argon, das über das Steuerventil 60 und die Blendeneinrichtung 64 zuströmt, verdünnt. Das Gasgemisch in der zweiten Mischkammer 58 wird über eine Gasleitung 68 und über das damit verbundene Dotierungsrohr 20 in die Nähe der Schmelzzone 17 geleitet (siehe F i g. 1). Die Menge an Dotif>rungsgas, die durch das Dotierungsrohr 20 strömt, wird im Verhältnis zum Gasdruck in deti Gasleitungen 26 und 36 eingestellt. Die Zeitspanne, in der p-oder n-Dotierungsatome durch das Dotierungsrohr 20' tatsächlich in die Kammer 12 zum Zonenreinige'i geleitet werden, wird von der Steuereinheit 53 eingestellt. Die Steuerung der Dotierung des HalbleiWrstrtbes 16 wird unten in seinen Einzelheiten erläutert.

Wünscht man, daß keinerlei Dotierungsstoffe über die Gasleitung 54 in die zweite Mischkammer 58 gelangen, wird das Solenoid-Ventil 50 durch induktive Ansteuerung so eingestellt, daß seine T-förmige Öffnung um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Nun wird das Dotierungsgas in der Leitung 48 in die Gasauslaßleitung 56 geleitet und gelangt auf diese Weise nicht in die Kammer 12 zum Zonenschmelzen.

Vor einem Schmelzzonendurchlauf wird das Edelgas in der Leitung 26 über das Steuerventil 65 und die Blendeneinrichtung 66 in eine Schutzgasleitung 67, die in die Kammer 12 mündet, geleitet. Das Edelgas, z. B. Argon, wird als Schutzgas benützt, bzw. um im wesentlichen die gesamte Luft und andere Gase aus der Kammer 12 zu verdrängen, um damit den Sauerstoffgehalt in der Kammer 12 beim Zonenschmelzen auf einen Mindestwert zu bringen. Die typische Durchsatzmenge für Schutzgas bewegt sich zwischen 0,3 und 0,45 m³ pro Minute, wobei das Edelgas kontinuierlich durch die Kammer 12 zum Zonenschmelzen strömt und sie über die Auslaßleitung 69 und das Auslaßsteuerventil 70 verläßt. Der typische Wert des Druckes während des Zonenreinigens in der Kammer 12 liegt in der Größenordnung von 0,072 kg/cm² Überdruck und kann vom Gasdruck der Vorratsbehälter 22 und 24 und den verschiedenen Ventileinrichtungen wie üblich gesteuert werden.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß F i g. 1 beispielsweise näher erläutert.

Der typische Gasdruck in den Leitungen 26 und 36 liegt bei 6,3 atü (732 ata) und das Dotierungsgas in der Leitung 36 enthält von 5 bis 500 Teilchen pro Million (ppm) des Dotierungselements, z. B. Phosphor, bei einem Gasgemisch aus Phosphin und Argon. Die Steuerventile 38 and 44 (ebenso wie die anderen Steuerventile) arbeiten in der Art von Sperrventilen, und befinden sich entweder im geöffneten oder im geschlossenen Zustand. Die niedrige Durchsatzmenge in der Leitung 43 ergibt sich aus der kleinen Öffnung der Blendeneinrichtung 40, durch die ungefähr 1 Milliliter pro Minute (rnl/min) unter einem Druck von 6,3 atü zur ersten Mischkammer 32 strömt. Durch die größere öffnung der Blendeneinrichtung 46 in der Leitung 45 mit größerer Durchsatzmenge strömen ungefähr 10 ml/min in die erste Mischkammer 32. Auf diese Weise entstehen höhere und niedrigere Geschwindigkeiten in den beiden Leitungen 43, 45, so daß die Steuereinrichtung 53 eine hohe oder eine niedrige Geschwindigkeit zum Steuern des durch das Solenoidventil 50 während eines Arbeitszyklus strömenden Dotierungsgases als Meßgröße verwenden kann. Der Druck in den Gasleitungen 35, 43 und 45 beträgt ungefähr 0,07 atü ebenso wie der Druck in der ersten und zweiten Gasmischkammer 32 und 58, wie in der Kammer 12 zum Zonenschmelzen.

Das Edelgas wird in die Mischkammer 32 über die Leitung 35 mit einem typischen Wert von 30 ml/min geleitet. Die in die zweite Mischkammer 58 über Steuerventil 60 und Blendeneinrichtung 64 gelangende Menge liegt in der Größenordnung von 250 ml/min. Das Edelgas reißt beim Eintreten in die Kammer 32 das über die Leitungen 43 oder 45 in die Kammer gelangte Dotierungsgas mit. Bei Eintritt in die Kammer 58 über die Meßblende 64 erzeugt das Edelgas die notwendige Geschwindigkeit, um das Gasgemisch in der Kammer 58 durch die Leitung 68 und das Dotierungsrohr 20 der Schmelzzone 17 zuzuführen. Das in der Mischkammer 32 vorgegebene Gasvolumen verhindert, daß, infolge des geringen Druckunterschieds zwischen der Kammer

32 und den Gasauslaßleitungen 56 und 72 eine Verzögerung der Strömung von Dotierungsgas über die Blenden 40 und 46 in die Kammer 32 stattfindet.

Das Verhältnis zwischen dem Prozentsatz, Teil einer bestimmten Zeitspanne, in der das Dotierungsgas durch die Leitung 48, das Solenoid-Ventil 50 und die Gasleitung 54 in die zweite Gasmischkammer 58 strömt, und dem gewünschten spezifischen Widerstand des Halbleiterstabes 16, wird wie folgt eingestellt. Die Steuereinrichtung 53 ist anfangs so eingestellt, daß das Dotieruhgsgas eine festgelegte Zeitdauer, die der Einfachheit halber gleich der Zeit eines Durchlaufs der Schmelzzone sein kann, durch das Solenoid-Ventil 50 in die Mischkammer 58 eingeleitet wird. Ist die Steuereinrichtung 53 z. B. so eingestellt, daß sie während einer ausgewählten Zeitspanne, die gleich ist der für einen Reinigungsdurchlauf benötigten Zeit, zu 100 Prozent eingeschaltet ist, kann das Dotierungsgas durch das sich in der in F i g. 1 gezeigten Stellung befindliche Solenoid-Ventil 50 während eines vollständigen Durchlaufs der Schmelzzone in die Zonenschmelzkammer 12 gelangen. Ist die Steuereinrichtung 53 auf eine 50prozentige »Ein«-Zeit eingestellt, wird das Solenoid-Ventil periodisch von der Steuereinrichtung 53 auf einen 50prozentigen Arbeitszyklus gesteuert und leitet das Dotierungsgas während eines Reinigungsdurchlaufs periodisch in die Kammer 12. Die gesamte »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung 53, oder die Zeit, in der Dotierungsatome in die Kammer 12 über das Dotierungsrohr 20 gelangen, wird dann 50 Prozent der gesamten Zeit für einen Reinigungsdurchlauf betragen.

1st ein Durchlauf der Zonenreinigung beendet, wird der spezifische Widerstand des Halbleiterstabes 16 gernessen. Aus dem Widerstandswert ist die Zahl der Dotierungsatome pro Gramm des Halbleiterstabes 16 zu berechnen. Der spezifische Widerstand des Halbleiterstabes 16 ist gleich einer bekannten Proportionalitätskonstanten mal dem Kehrwert der Zahl der Dotierungsatome pro Gramm Halbleitermaterial in Stab 16. Die Proportionalitätskonstante ist für die verschiedenen benützten Dotierungsstoffe und für die Art des zu reinigenden Haibleiterstabes, z. B. Silizium oder Germanium, unterschiedlich.

Multipliziert man den Wert Dotierungsatome pro Gramm Halbleitermaterial im Stab 16 mit der Zuggeschwindigkeit der Zone 17 in Gramm pro Minute (die ebenfalls bekannt ist) kann der Wert der Dotierungsatome pro Minute, die in den Halbleiterstab 16 eindringen, berechnet werden. Da in der Schmelzzone 17 nur ungefähr 70% der in die Kammer 12 über Rohr 20 gelangten Dotierungsatome absorbiert werden, mn R der ohigp Wert. Dotierungsatome pro Minute, die in den Halbleiterstab 16 eindringen, durch 0.7 geteilt werden, um die Zahl der in die Kammer 12 gelangten Dotierungsatome pro Minute zu erhalten. Dieser Wert entspricht dem zuerst gemessenen spezifischen Widerstand gemäß der 100% »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung 53. Da der spezifische Widerstand (und damit die Konzentration an Verunreinigungen) proportional ist sowohl der Zeitdauer der »Ein«-Stellung der Steuereinrichtung 53, wie auch der Zahl der Dotierungsatome, die in die Kammer 12 gelangen, kann der Widerstand des Stabes 16 mittels einer Veränderung des Prozentsatzes der »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung 53 verändert werden. Ist die Steuereinrichtung 53 in ihrer »Ein«-Stellung. nimmt das Solenoid-Ventil 50 die Stellung nach F i g. 1 ein, bei der das Dotierungsgas durch das Ventil 50 in die Kammer 12 zum Zonenschmelzen geleitet werden kann. Beträgt z. B. der gemessene spezifische Widerstand des Halbleiterstabes 16 20 Ohmzentimeter, bei einer »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung 53 von 100% braucht man, um einen spezifischen Widerstand des Stabes von 100 Ohmzentimeter zu erzielen, nur noch einen Bruchteil der vorher in die Kammer 12 gelangten Dotierungsatome pro Minute in die Kammer 12 einzuleiten. Für Widerstände über ungefähr 10 Ohmzentimeter ist die Beziehung zwischen der in die Kammer

ίο 12 geleiteten Gasmenge, der in den Stab eindringenden Atome und dem spezifischen Widerstand des Stabes linear. Im obigen Beispiel ergibt daher eine »Ein«-Zeit von 20% eine Veränderung des spezifischen Widerstandes von 20 Ohmzentimeter auf 100 Ohmzentimeter.

Unter einem spezifischen Widerstand von ungefähr 10 Ohmzentirneter ist die Beziehung als Ergebnis der zunehmenden Konzentration von Fremdatomen im Stab 16 jedoch nicht linear. Die nichtlineare Beziehung zwischen den vom Halbleiterstab 16 absorbierten Dotierungsatomen pro Gramm und dem spezifischen Widerstand des Stabes 16 ist für bestimmte Dotierungsstoffe und Halbleitermaterialien auch unter 10 Ohmzentimeter bekannt. Mit dieser Kenntnis kann die »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung 53 für einen Widerstandswert unter 10 Ohmzentimeter einfach berechnet werden.

Die obigen Ausführungen haben gezeigt, wie die Zahl der Dotierungsatome pro Minute, die aus dem Vorratsbehälter 24 über die Blendeneinrichtungen 40 und 46 vor dem Eintreten in die Kammer 32 strömen, bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist die gesamte Durchsatzmenge durch die Leitung 48 und das Steuerventil 50 bekannt Mit diesen beiden Mengenangaben und mit der Materialflußrate (d. h. dem Maß der Ziehgeschwindigkeit) des Siliziums durch die Arbeitsspule 18 kann die Steuereinrichtung 53 auf die Zugabe des gewünschten Prozentsatzes an Dotierungsatomen zur Schmelzzone 17 eingestellt werden, um die gewünschte Dotierungskonzentration und damit den spezifischen Widerstand des Halbleiterstabes 16 zu erzielen.

Bei einem industriellen Einsatz der Vorrichtung ist es nicht notwendig, den Anteil an Dotierungsstoffen in Teilchen pro Million Phosphingas pro gesamtem Gasvolumen im Behälter 24 des Dotierungsgases zu kennen. Normalerweise sind Behälter wie Behälter 24 im Handel zu kaufen. Auf ihnen sind Angaben über den Gehalt an Dotierungsstoffen in Teilchen pro Million im Verhältnis zum Dotierungsgas- und Edelgasinhalt

so enthalten.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, bei der anstelle der zwei Gasmischkammern 32 und 58 nach F i g. 1, nur eine Mischkammer 95 verwendet wird. Nach F ι g. 2 werden verschiedene Vorratsbehälter für Edelgas 22 und Dotierungsgas 24 verwendet, um in der Kammer 95 das Gasgemisch für die Dotierung zu erzeugen. Das Edelgas, z. B. Argon, gelangt durch die Gasleitung 74, ein Steuerventil 76 und eine Blendeneinrichtung 78 in die Mischkammer 95. Die Mischkammer S5 wird von den angrenzenden Wänden der drei Gasleitungen 87, 88 und 89 gebildet. Die eigentliche Gestalt oder Form der Kammer 95 ist für das Arbeiten der Vorrichtung nach F i g. 2 nicht wesentlich.

Das Dotierungsgas, das über 82, 84 und 88 in die Kammer 95 strömt, wird von einem Bauteil 92, das in der Art eines Solenoid-Kolbens arbeitet, und zusammen mit einer Blendeneinrichtung 90 wirkt, gesteuert Das

kolbenförmige Bauteil 92 ist mit einem flachen Ende oder Kopfstück 94 verbunden, das die Menge des in die Kammer gelangenden Gases steuert. Dieses Solenoid-Ventil mit den Bauteilen 90 und 92 hält immer einen im wesentlichen konstanten Druck in der Kammer 95 aufrecht Dieser Druck beträgt üblicherweise 0,07 atü und entspricht dem Druck in der Kammer 12 zum Zonenziehen. Das Solenoid-Ventil-Bauteil, einschließlich des Kolbens 92 und der Blende 90, sowie die Größe der Kammer 95 sind so ausgelegt, daß der Kolben 92 keinen Raum zwischen den Bauteilen 90 und 92 beim Schließen des Ventils läßt. Jedes Einschließen einer Gasmenge zwischen diesen Bauteilen hätte den nachteiligen Speichereffekt zur Folge, wie er bei der Beschreibung der zur Zeit üblichen Vorrichtungen erwähnt wurde.

Die Steuereinrichtung 100 steuert den Kolben 92 induktiv (98), um während eines ausgewählten Prozentsatzes einer vorgegebenen Zeitdauer Dotierungsgas in die Kammer 95 einzuleiten, damit die Konzentration der Verunreinigungen in dem Dotierungsgemisch, das in die Kammer 12 zum Zonenziehen gelangt, unabhängig vom Gasdruck, aber in Abhängigkeit von der Zeit gesteuert wird. Das an die Gasleitung 68 anschließende Dotierungsrohr 20 ragt in gleicher Weise, wie nach F i g. 1 beschrieben, in die Kammer 12. Während eines Schmelzzonendurchlaufs wird die Kammer 12 kontinuierlich mit Schutzgas beschickt, das über die Leitung 67 eintritt und die Kammer, wie gezeigt, über die Leitung 69 verläßt Es können in der Vorrichtung nach F i g. 1 zusätzliche Gasmischkammern verwendet werden, wenn das Dotierungsgas, das in die Kammer 12 gelangt, mehr verdünnt oder seine Geschwindigkeit gesteigert werden soll. Ferner können zusätzliche Gasleitungen, ähnlich den Leitungen 43 und 45 nach F i g. 1 eingebaut werden, wenn zusätzliche Durchsatzmengen von Dotierungsgas für die Dotierung während eines Zonenreinigungsdurchlaufs erforderlich sind.

Die Steuereinrichtung 53 ist vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, eine elektronische Steuerung, die auf jeden gewünschten Arbeitszyklus eingestellt werden kann. Es wurden jedoch auch schon mechanische Steuerungen für die Steuereinrichtung 53 verwendet

Man braucht die erste Messung des spezifischen Widerstands des Halbleiterstabes 16 bei einer »Eiin«- Zeit der Steuereinrichtung 53 von 100% vorzunehmen, wobei die Steuereinrichtung das Soienoid-Ventii 50 während der gesamten Zeit (100%) des Schmelzzonendurchlaufs geöffnet hält, und Dotierungsgas in die Kammer 12 zum Zonenschmelzen eingeleitet wird. Diese erste Widerstandsmessung, die als Ausgangswert für die Berechnung der weiteren »Ein«-Zeiten der Steuereinrichtung 53 zum Einstellen des spezifischen Widerstands dient, kann sich auch auf einen ausgewählten Arbeitszyklus, der kürzer als eine lOOprozentige »Ein«-Zeit der Steuereinrichtung ist, beziehen. Dieser ausgewählte Arbeitszyklus kann folglich benutzt werden, um die weiteren Widerstandswerte des Halbleiterstabes 16 und die entsprechenden »Ein«-Zeiten der Steuereinrichtung 53 zu berechnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Einstellung der Dotierstoffkonzenlration von Halbleitern beim Zonenschmelzen durch Zuführen eines definierten Gemisches aus Inertgas und gasförmigem Dotierstoff in die Zonenschmelzkammer bei konstantem Druck während eines Schmelzzonendurchganges, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch periodisch in die Zonenschmelzkammer geleitet wird, wobei die Gesamtzeit der Zuleitung entsprechend der angestrebten Dotierstoffkonzentration festgesetzt wird.