DE2316520B2 - Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht - Google Patents

Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht

Info

Publication number
DE2316520B2
DE2316520B2 DE2316520A DE2316520A DE2316520B2 DE 2316520 B2 DE2316520 B2 DE 2316520B2 DE 2316520 A DE2316520 A DE 2316520A DE 2316520 A DE2316520 A DE 2316520A DE 2316520 B2 DE2316520 B2 DE 2316520B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
phase
diffusion
dopant
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2316520A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2316520C3 (de
DE2316520A1 (de
Inventor
William Aloysius Essex Junction Fitzgibbons
Donald Mcalpine Shelburne Kenney
Donald Adrian Essex Junction Michaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE2316520A1 publication Critical patent/DE2316520A1/de
Publication of DE2316520B2 publication Critical patent/DE2316520B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2316520C3 publication Critical patent/DE2316520C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/02Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the solid state
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2252Diffusion into or out of group IV semiconductors using predeposition of impurities into the semiconductor surface, e.g. from a gaseous phase
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/914Doping
    • Y10S438/92Controlling diffusion profile by oxidation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Weting (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen, bei dem während einer ersten Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre eine den Dotierungsstoff enthaltende Schicht auf dem Halbleiterplättchen aufgebracht und gleichzeitig zwischen der aufgebrachten Schicht und der Halbleiteroberfläche eine das Halbleitermaterial und den Dotierungsstoff enthaltende Phase und in der Halbleiterober eine fläche eine dünne, hochdotierte Schicht erzeugt wird, bei dem anschließend die aufgebrachte Schicht und die Phase entfernt werden, und bei dem schließlich während einer zweiten Wärmebehandlung der Dotie-ί rungsstoff aus der dünnen, hochdotierten Schicht in das Halbleitermaterial hineindiffundiert wird.
Die genannte Phase aus dem Halbleitermaterial und dem Dotierungsstoff bildet sich, wenn die erste Wärmebehandlung in einer im wesentlichen inerten
lu Atmosphäre durchgeführt wird. Die Phase ist in Ätzmitteln, die das Halbleitermaterial nicht lösen, schwer löslich. Die Bildung dieser Phase wird deshalb normalerweise vermieden, indem die erste Wärmebehandlung in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt wird. Allerdings ist dann die erreichbare Oberflächenkonzentration an Dotierungsstoff nach oben begrenzt
In manchen Fällen, z. B. dann, wenn bes' -jiders hohe Oberflächenkonzentrationen an Dotierungsstoff gebraucht werden, wird deshalb die Bildung der Phase begünstigt Aus dem Journal of the Electrochemical Society, Band !!5, Seiie 23i, 1969, ist bekannt, daß bei Gegenwart der Phase eine homogenere Diffusion möglich ist Allerdings ist es dabei wesentlich, die Phase
y> vor der zweiten Wärmebehandlung zu entfernen, weil sie sonst bei diesem Verfahrensschritt eine zusätzliche, unerwünschte Dotierungsquelle darstellt Die Phase ist aber, wie gesagt, schwer zu entfernen, ohne gleichzeitig das Silicium stark anzulesen. Deshalb ist der in der oben
so erwähnten Veröffentlichung gemachte Vorschlag, die Phase mit einer HF, CH3COOH und HNO3 im Verhältnis I : 6:2 enthaltenden Ätzlösung zu entfernen, bei der Herstellung von integrierten Schaltungen wenig brauchbar. Auch das als Alternative genannte Zweistu-
Γ) fenverfahren, bei dem das Halbleiterplättchen zunächst 10 Minuten in siedende, verdünnte HNO3 getaucht und anschließend in verdünnter HF behandelt wird, ist für eine fabrikmäßige Herstellung ungeeignet, da die genannte Behandlung unter Umständen mehrmals wiederholt werden muß, bis die Phase vollständig entfernt ist. Die Entfernung der Phase durch Läppen hat sich als zu grobe Methode erwiesen. Durch Proc. IEEE, Band 57, Seite 1507, 1969 ist es bekannt, daß die Phase durch Verfahren, wie anodische Oxydation oder
■»ι Oxydation bei niedrigen Temperaturen, entfernt werden kann, daß aber die Schwierigkeiten, die bei der Anwendung der Verfahren auftreten, und ihre Unzuverlässigkeit ihre Verwendung bei der Herstellung integrierter Schaltkreise unattraktiv macht. Man kann
w also sagen, daß die Vorteile der Phr.'.e bisher in einem fabrikmäßigen Herstellungsverfahren für integrierte Schaltkreise nicht nutzbar gemacht werden können.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein reproduzierbar effektives, unkompliziertes Verfahren
v> anzugeben, mit dem unter Ausnutzung der Vorteile der Phase, Halbleiterplättchen homogen dotiert und die gewünschte Oberflächenkonzentration an Dotierungsstoff in weiten Grenzen variiert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der
w> eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß am Schluß der ersten Wärmebehandlung die Halbleiterplättchen solange einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt werden, bis die Phase oxidiert ist, und daß die oxidativ umgewandelte Phase und die aufgebrachte Schicht mit einer Ätzlösung entfernt werden.
Bei dem Verfahren werden die Vorteile der Phase genutzt und diese wird, wenn sie ihre Funktion erfüllt hat, in einer leichtlösliche Form überführt. Dadurch fällt
der Einwand gegen eine Nutzung der Phase bei der Herstellung integrierter Schaltungen weg. Hinzu kommt, daß die oxidative Umwandlung der Phase das Diffusionsverfahren nicht verlängert und der apparative Mehraufwand vernachlässigbar ist r>
Das Verfahren IaBt sich in vorteilhafter Weise anwenden, wenn als Halbleitermaterial Silicium oder Germanium, d. h. die mit am häufigsten verwendeten Halbleitermaterialien, verwendet werden.
Da als Dotierungsstoffe Bor oder Arsen verwendet ι ο werden können, ist das Verfahren in vorteilhafter Weise geeignet, sowohl P- als auch N-dotierte Gebiete zu erzeugen.
Es ist vorteilhaft, wenn während der ersten Wärmebehandlung die Halbleiterplättchen langer der inerten als der oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt werden. Dauert nämlich die oxidierende Behandlung zu lange, so bildet sich die Phase nicht oder nur in geringer Menge bzw. wird die Diffusion von der Phase zum Halbleitermaterial zur Bildung der dünnen, hochdotier- m ten Schicht unterbunden.
Es ist vorteilhaft, wenn bei der Dotierung von Silicium mit Bor die erste Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich zwischen 800 und 1300° C durchgeführt wird. Unterhalb 8000C verlaufen die Reaktionen >■> zu langsam, oberhalb 1300° C verlaufen die Reaktionen unkontrolliert schnell und außerdem werden das aus Quarzglas hergestellte Diffustonsrohr und die Heizung des Diffusionsofens zu stark beansprucht
In vorteilhafter Weise läßt sich zum Entfernen der «> aufgebrachten Schici.t und der oxidativ umgewandelten, Bor enthaltenden Phase eine aus 1320 ecm H20,60 ecm 48prozentige HF und 44 ecm 6iprozentige HNOj zusammengesetzte Ätzlösung verwenden. Die Mischung enthält zwar HF und HNO-. die kombiniert r> Silicium an sich angreifen, durch die starke Verdünnung ist aber die oxidierende Wirkung der Mischung so gering, daß sie Silicium nicht nennenswert wohl aber alle oxidischen Schichten löst. Maskierende S1O2-Schichten, welche die Gebiete abdecken, welche nicht dotiert werden sollen, werden also abgetragen. Da sie aber wesentlich dicker sind als die oxidativ umgewandelte Phase, können sie ihre Funktion auch dann noch wahrnehmen, wenn von ihrer Oberfläche eine der Dicke der oxidativ umgewandelten Phase entsprechende Schicht abgelöst wurde.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. ίο
Das beschriebene Verfahren wird bevorzugt in einer bekannten Apparatur für die offene Diffusion durchgeführt, bei der sich die Halbleiterplättchen in einem in einen Diffusionsofen eingeschobenen Rohr befinden, in das von der einen Seite Gas einströmt und das auf der « anderen Seite offen ist
Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Eindiffundieren vun Dotierungsstoff in Halbleiterplättchen. Man muß sich vorstellen, daß das beschriebene Verfahren einen Verfahrensschritt in der m> Herstellung von integrierten Schaltkreisen darstellt. Die Halbleiterplättchen, die der Diffusion unterworfen werden sollen, haben normalerweise auf ihrer Oberfläche eine thermisch gewachsene Oxidschicht. Die Dicke dieser Oxidschicht liegt im Bereich zwischen 300 und μ 1500 nm. An den Stellen, an welchen die Dotierungsstoffe in das Halbleitermaterial eindiffundiert werden sollen, ist die Oxidschicht selektiv mittels eines bekannten photolithographischen Ätzverfahrens entfernt worden.
Um die Voraussetzung für die Bildung der den Dotierungsstoff und das Halbleitermaterial enthaltenden Phase, im folgenden kurz Phase genannt, auf den freigelegten Stellen der Halbleiteroberfläche zu schaffen, wird eine Quelle des Dotierungsmaterials, bevorzugt in der Form eines Oxids, durch Niederschlagen aus der Dampfphase auf der Oberfläche des Halbleiterplätichens aufgebracht Obwohl es normalerweise bevorzugt wird ein mittels Aufdampfen aufgebrachtes oder mittels eines Trägergases zur Halbleiteroberfläche transportiertes Oxid des Dotierungsstoffs als Diffusionsquelle zu verwenden, sind auch andere Methoden brauchbar, die geeignet sind, eine Schicht aus dem Oxid des Dotierungsstoffs auf das Halbleiterplättchen zu bringen. Di.:, Boroxid kann z. B. in der Weise aufgebracht werden, daß in einen aus Argon bestehenden Trägergasstrom je ein mit Bortrioxid bedecktes Bornitridplättchen derart zwischen jeweils zwei Halbleiterplättchen gestellt wird, daß diese einen kleinen aber endlichen Abstand von dem Bornitridplättchen haben und diejenige ihrer Oberflächen, in die diffundiert werden soll, auf das Bornitridplättchen gerichtet sind Andere bekannte Methoden zum Aufbringen von Dotierungsstoffen, wie z. B. die Oxydation von Hydriden oder Hylogeniden der Dotierungsstoffe, wie z. B. BBr3, AsCb und B2H6, können auch angewandt werden.
Bei der Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist es notwendig, das den Dotierungsstoff enthaltende Oxid mit hoher Rate aufzubringen, damit sich die den Dotierungsstoff in hoher Konzentration enthaltende Phase zwischen der Halbleiteroberfläche und der glasigen Oxidschicht bildet Im Falle der Diffusion von Bor in Silicium, z. B. wird von einigen Forschern angenommen, daß die Phase die Zusammensetzung SiB6 hat Die Phase bildet eine unerschöpfliche Diffusionsquelle während der Rachdiffusion, d.h. während der ersten Wärmebehandlung, bei der sich eine einheitlich und hoch dotierte Schicht an der Halbleiteroberfläche bildet Die Einheitlichkeit wird aufgrund der Tatsache erhalten, daß die Konzentration des Dotierungsstoffs in der Phase höher ist als die Löslichkeit des Dotierungsstoffs im Halbleiter, weshalb sich in der Halbleiteroberfläche eine Konzentration des Dotierungsstoffs einstellt, die der Sättigungslöslichkeit des Dotierungsstoffs im Halbleitermaterial entspricht. Die notwendigen Prozeßbedingungen, wie z. B. Temperatur und Dauer, die bei der Flachdiffusion und bei der nachfolgenden Tiefdiffusion eingehalten werden müssen, hängen ab von den gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Bauteils. Wird z. B. Bortrioxid als Diffusionsquelle und Silicium als Halbleitermaterial benutzt, so können in eine" inerten Gasatmosphäre Temperaturen zwischen 800 und 1300° C angewandt werden.
Um die Bildung der Phase sicherzustellen, ist es wichtig, nicht unter Bedingungen zu arbeiten, die eine so weitgehende Bildung einer Schicht aus einem Oxid des Halbleitermaterials begünstigen, daß die Phase nicht mehr gebildet wird. Bei Verfahren, bei denen ein Oxid des Dotierungsstoffs als Diffusionsquelle verwendet wird, wird das Auftreten dieses Problems dadurch verhindert, daß ein inertes Gas während des Beginns der Flachdiffusion durch das Reaktionsrohr strömt.
Um die Phase in ein lösliches Oxid bzw. in ein Gemisch von Oxiden des Dotierungsstoffs und des Halbleiters umzuwandeln, muß eine vorwiegend oxydierende Atmosphäre in dem Reaktionsrohr erzeugt werden. Dies«: Umwandlung findet am Ende der
Flachdiffusion statt Die Oxydation wird bevorzugt in derselben Apparatur und mit der Ausnahme, daß sie in einer oxydierenden Atmosphäre stattfindet, unter denselben Bedingungen, wie die Flachdiffusion durchgeführt Während der Oxydation ist es nicht notwendig, die Diffusionsquelle aus dem Diffusionsrohr zu entfernen.
Es ist wichtig, daü die Oxydation der Phase erst am Ende der Flachdiffusion durchgeführt wird. Wird die oxydierende Atmosphäre zu früh erzeugt, wo wird die Bildung einer genügenden Menge der Phase erschwert mit dem Ergebnis, daß viel niedrigere Oberflächenkonzentrationen erreicht werden. Wird jedoch auf die Oxydation der Phsse verzichtet, so muß man sie mit bekannten, wenig wirkungsvollen Ätzschritten vor der nachfolgenden Tiefdiffusion, & h. vor der zweiten Wärmebehandlung, bei welcher der Dotierungsstoff aus der bei der Flachdiffusion gebildeten dünnen, hochdotierten Schicht in das Halbleitermaterial hineindiffundiert wird, entfernen. Wird die Phase vor der Tiefdiffusion nicht entfernt, so ist wegen der unerschöpflichen Diffusionsquelle, die in der Gestalt der Phase und der auf ihr liegenden Schicht aus Dotierungsstoffoxid vorhanden ist eine unkontrollierbare Diffusion die Folge, sofern die Tiefdiffusion in einer nicht oxydierenden Atmosphäre durchgeführt wird. Wird die Tiefdiffusion in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt so wird die Anwesenheit der unerschöpflichen Diffusionsquelle nicht notwendigerweise die Konzentration des Dotierungsstoffs in dem Haloleitermaterial, wohl aber die Eigenschaften des Oxids beeinflussen.
Nach der Flachdiffusion werden die Halbleiterplättchen aus dem Diffusionsofen herausgenommen und nach dem Abkühlen werden die den Dotierungsstoff enthaltenden Oxide mittels bekannter Ätzverfahren entfernt Dazu werden die Halbleiterplättchen am günstigsten in eine Ätzlösung eingetaucht, welche die dotierte Oxidschicht bevorzugt ätzt und zwar so lange, daß das ganze den Dotierungsstoff enthaltende Oxid von der Oberfläche der Oxidschicht entfernt ist. Da die Dicke des schon vor der Flachdiffusion vorhandenen thermischen Oxids wesentlich größer ist als die des dotierten Oxids, können auch Ätzmittel, die in der Lage sind, das thermische Oxid zu ätzen, so lange benutzt werden, als sichergestellt ist daß eine Schicht des ursprünglich vorhandenen Oxids nach dem Ätzschritt noch vorhanden ist Auf diese Weise wird eine Selbstdotierung der Halbleiteroberfläche an Stellen, die ihre ursprüngliche Dotierung behalten sollen, während der Tiefdiffusion verhindert. Nach der Entfernung des dotierten Oxids werden die Halbleiterplättchen, die an ihrer Oberfläche eine flache, mit dem Dollierungsstoff hochdotierte Schicht haben, der Tiefdiffusion unterworfen, bei der keine äußere Diffusionsquelle vorhanden ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß bei der Tiefdiffusion nicht notwendigerweise die endgültige Verteilung des Dotierungsstoffs im Halbleitermaterial sich einstellt weil dies davon abhängt, ob oder ob nicht weitere Verfahrensschritte bei hoher Temperatur vor der Fertigstellung der integrierten Schaltkreise durchgeführt werden müssen. Die Prozeßbedingungen bei der Tiefdiffusion werden bestimmt durch die gewünschten Eigenschaften der Schaltkreise, die hergestellt werden sollen. Normalerweise wird die Tiefdiffusion in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt, damit sich eine schützende Oxidschicht über den diffundierten Bereichen bildet.
Die folgenden Beispiele sollen das beschriebene Verfahren näher erläutern.
Beispiel I
Siliciumplättchen mit einem Durchmesser von etwa 57 mm und einer η-dotierten Epitaxieschicht an ihrer
5 Oberfläche wurden zunächst in einer oxydierenden Atmosphäre zur Herstellung einer schützenden Oxidschicht von etwa 400 nm Dicke erhitzt Anschließend wurde das Oxid mittels eines konventionellen photolithographischen Ätzverfahrens selektiv geätzt um die
in Gebiete, in welche eindiffundiert werden sollte, freizulegen. Der für die p-Dotierung benutzte Dotierungsstoff war Bor. Als Diffusionsquelle wurden, wie oben beschrieben, mit Bortrioxid bedeckte Bornitridscheiben verwendet Die Bornitridscheiben hatten etwa
ΐί dieselbe Größe wie die Halbleiterplättchen und enthielten etwa 41,5 Gewichtsprozent Bor. Die Bornitridscheiben wurden zunächst oxydiert, um eine Bortrioxidoberflächenschicht zu bilden, die die eigentliche 3ortrioxidquelle bildet Das benutzte Diffusionsrohr hatte einen Durchmesser von „-.wa 72 mm und war etwa 150 cm lang. An dem einen Rohrende wurde Gas in das Rohr eingeleitet Während der ganzen Flachdiffusion wurde ein Stickstoffstrom von 800 ccm/min durch das Rohr geleitet
Die Halbleiterplättchen und die mit Bortrioeid bedeckten Scheiben wurden senkrecht derart in Quarzboote gestellt daß jede Siliciumoberfläche, in die diffundiert werden sollte, als Gegenüber eine Bornitridscheibe hatte. Das Quarzboot mit dem Plättchen wurde
j(i dann in das auf 950° C erhitzte Diffusionsrohr geschoben und dort 37 Minuten lang gelassen, damit sich die gewünschte Bor-Siliciumphase bilden konnte, welche als die eigentliche Bordiffusionsquelle diente. Nach den 37 Minuten wurden 5 Minuten lang zusätzlich
ii etwa 3000 ecm Sauerstoff/min durch den Ofen geleitet um die Bor-Siliciumphase in Borsilicatglas, das aus Silicium- und Boroxiden besteht umzuwandeln.
Anschließend wurden die Plättchen aus dem Ofen herausgenommen und nach dem Abkühlen eine Minute
4(i lang in einer Ätzlösung für p-dotiertes Material geätzt,
um die Borsilicatgla<schicht zu entfernen. Die Ätz'ösung bestand aus 1320 ecm H2O. 60 ecm 48%ige HF und 44ccm69%igeHNOj.
Auf der Siliciumoberfläche wurde nach der Flachdif-
fusion ein einheitlicher Oberflächenwideistand von 80 Ω/Π gemessen.
Nach der Widerstandsmessung wurden die Plättchen bei HOO0C einer normalen Tiefdiffusion bei gleichzeitiger Oxydation unterworfen. Dabei wurden die Plättchen
w zunächst 55 Minuten lang einer Sauerstoffatmosphäre, anschließend 22 Minuten lang einer Sauerstoffatmosphäre, die Waoserdampf enthielt und schließlich 15 Minuten lang einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt. Der nach der Tiefdiffusion gemessene Oberflächen-
v> widerstand betrug 139,9f2/O, wobei eine Schwankung über alle Plättchen von ±4,5% festgestellt wurde.
Beispiel 11
Bei Beispiel Il wurde dieselbe Apparatur benutzt wie bei Beispiel I. Das angewandte Verfahren wurde jedoch abgewandelt, um einen wesentlich niedrigeren Oberflächenwiderstand als im Beispiel I zu erhalten.
Die Siliciumplättchen und die oxydierten Bornitridscheiben, bei denen es sich in diesem Fall um den h'· 17 Gewichtsprozent Bor enthaltenden Typ handelte, wurde wie im Beispiel I in den Diffusionsofen, der auf 115O0C erhitzt war, gestellt, und dort 80 Minuten lang einem Stickstoffstrom von 800 ccm/min ausgeseift.
Anschließend wurden die Plättchen bei derselben Temperatur einem strömenden Gasgemisch aus 800 ecm Stickstoff und 300 ecm Sauerstoff/min ausgesetzt. Dann wurden die Plättchen aus dem Ofen herausgenommen und nach dem Abkühlen 5 Minuten > lang in der oben erwähnten Ätzlösung für p-dotiertes Material geätzt. Der nach dem Ätzen gemessene Oberflächenwiderstand lag bei 1,6 i2/Q.
Nach der Widerstandsmessung wurden die HaIbleiterplättchen or.· Tiefdiffusion bei gleichzeitiger ι» Oxydation ausgesetzt, indem sie 120 Minuten lang bei 11500C in einen aus 800 ecm Sauerstoff und 3000 ecm Stickstoff/min zusammengesetzten Gasstrom gestellt wurden. Der nach der Tiefdiffusion gemessene Oberflächenwiderstand lag bei 2 Ω/D mit einer Schwankung über alle Halbleiterplättchen von ±4%.
Die Beispiele zeigen, daß das Verfahren geeignet ist, um über einen großen Ohm-Bereich genau kontrollierte und einheitliche Schichtwiderstände auf Halbleiterplättchen zu erzeugen, ohne daß zusätzliche teure und zeitraubende Prozeßschritte notwendig sind, die normalerweise eingeschoben werden, um die unlösliche Phase zu entfernen.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen, bei dem während einer ersten Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre eine den Dotierungsstoff enthaltende Schicht auf dem Halbleiterplättchen aufgebracht und gleichzeitig zwischen der aufgebrachten Schicht und der Halbleiteroberfläche eine das Halbleitermaterial und den Dotierungsstoff enthaltende Fhase und in der Halbleiteroberfläche eine dünne, hochdotierte Schicht erzeugt wird, bei dem anschließend die aufgebrachte Schicht und die Phase entfernt und bei dem schließlich während einer zweiten Wärmebehandlung der Dotierungsstoff aus der dünnen, hochdotierten Schicht in das Halbleitermaterial hineindiffundiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Schluß der ersten Wärmebehandlung die Halbleiterplättchen solange einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt werden, bis die Phase oxidiert ist, und daß die oxidativ umgewandelte Phase und die aufgebrachte Schicht mit einer Ätzlösung entfernt werden.
2. Verfahrän nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Silicium oder Germanium eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dotierungsstoff Bor oder Arsen eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplättchen länger der inerten als der oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Atmosphäre Stickstoff eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als oxydierende Atmosphäre ein Gasstrom aus Stickstoff und Sauerstoff eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmebehandlung, in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Dotierung von Silicium mit Bor die erste Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich zwischen 800 und 13000C durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit B2O3 bedeckte Bornitrid-Plättchen zwischen die Halbleiterplättchen gestellt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ätzlösung aus 1300 ecm HA 60 ecm 48%ige HF und 44 ecm 69%ige HNO3 eingesetzt wird.
DE2316520A 1972-04-06 1973-04-03 Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht Expired DE2316520C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00241821A US3806382A (en) 1972-04-06 1972-04-06 Vapor-solid impurity diffusion process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2316520A1 DE2316520A1 (de) 1973-10-11
DE2316520B2 true DE2316520B2 (de) 1980-11-27
DE2316520C3 DE2316520C3 (de) 1981-12-10

Family

ID=22912318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2316520A Expired DE2316520C3 (de) 1972-04-06 1973-04-03 Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3806382A (de)
JP (1) JPS5321835B2 (de)
CA (1) CA980665A (de)
DE (1) DE2316520C3 (de)
FR (1) FR2178984B1 (de)
GB (1) GB1397684A (de)
IT (1) IT981193B (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3972838A (en) * 1973-11-01 1976-08-03 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Composition for diffusing phosphorus
DE2453134C3 (de) * 1974-11-08 1983-02-10 Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg Planardiffusionsverfahren
NL7604986A (nl) * 1976-05-11 1977-11-15 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleider- inrichting, en inrichting vervaardigd door toe- passing van de werkwijze.
DE2751163C3 (de) * 1977-11-16 1982-02-25 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zur Steuerung einer offenen Gallium-Diffusion und Vorrichtung zur Durchführung desselben
DE2838928A1 (de) * 1978-09-07 1980-03-20 Ibm Deutschland Verfahren zum dotieren von siliciumkoerpern mit bor
US4234361A (en) * 1979-07-05 1980-11-18 Wisconsin Alumni Research Foundation Process for producing an electrostatically deformable thin silicon membranes utilizing a two-stage diffusion step to form an etchant resistant layer
JPS5614139U (de) * 1979-07-14 1981-02-06
JPS6133636Y2 (de) * 1981-01-29 1986-10-01
JPH03158569A (ja) * 1989-11-15 1991-07-08 Misawa Homes Co Ltd 工業化住宅の施工用転落防止構造
DE102012025429A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Dotierung von Halbleitersubstraten sowie dotiertes Halbleitersubstrat

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1444536C3 (de) * 1963-05-20 1975-03-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Diffusionsdotieren eines Silicium-Halbleiterkristalls

Also Published As

Publication number Publication date
GB1397684A (en) 1975-06-18
FR2178984B1 (de) 1978-03-03
JPS4910666A (de) 1974-01-30
DE2316520C3 (de) 1981-12-10
US3806382A (en) 1974-04-23
CA980665A (en) 1975-12-30
JPS5321835B2 (de) 1978-07-05
DE2316520A1 (de) 1973-10-11
IT981193B (it) 1974-10-10
FR2178984A1 (de) 1973-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2652294C2 (de) Verfahren zum Herstellen eingelegter Oxidbereiche in Halbleitersubstraten
DE2109874C3 (de) Halbleiterbauelement mit einem monokristallinen Siliziumkörper und Verfahren zum Herstellen
DE2812658C3 (de) Verfahren zum selektiven Diffundieren von Aluminium in ein Einkristall-Siliciumhalbleitersubstrat
DE1564191B2 (de) Verfahren zum herstellen einer integrierten halbleiterschaltung mit verschiedenen, gegeneinander und gegen ein gemeinsames siliziumsubstrat elektrisch isolierten schaltungselementen
DE2013576B2 (de) Verfahren zum Aufbringen von dotierten und undotierten Kieselsaure filmen auf Halbleiteroberflachen
DE2019655C2 (de) Verfahren zur Eindiffundierung eines den Leitungstyp verändernden Aktivators in einen Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers
EP0009097B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Isolationsstruktur in einem Halbleiterkörper
DE2316520C3 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht
DE1148024B (de) Diffusionsverfahren zum Dotieren eines Silizium-Halbleiterkoerpers fuer Halbleiterbauelemente
DE2557079A1 (de) Verfahren zum herstellen einer maskierungsschicht
DE1950069B2 (de) Verfahren zum Herstellung einer Halbleiteranordnung
DE1034776B (de) Diffusionsverfahren fuer leitungstypbestimmende Verunreinigungen in Halbleiteroberflaechen
DE2207056A1 (de) Verfahren zum selektiven epitaxialen Aufwachsen aus der flüssigen Phase
DE1913718A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE2211709C3 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleitermaterial
DE1018558B (de) Verfahren zur Herstellung von Richtleitern, Transistoren u. dgl. aus einem Halbleiter
DE2931432A1 (de) Eindiffundieren von aluminium in einem offenen rohr
DE2031235C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes
DE1564423C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines doppelt diffundierten Transistors sowie nach diesem Verfahren hergestellter Transistor
DE2517252A1 (de) Halbleiterelement
DE2654946C2 (de)
DE2838928A1 (de) Verfahren zum dotieren von siliciumkoerpern mit bor
EP0032174B1 (de) Verfahren zum Dotieren von Siliciumkörpern durch Eindiffundieren von Bor und Anwendung dieses Verfahrens zum Herstellen von Basiszonen bipolarer Transistoren
DE1564086B2 (de) Verfahren zum herstellen eines halbleitersystems
DE2540901A1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements hoher leistung

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee