AT219096B - Verfahren zum Anbringen einer Dotierungsschicht in einem Körper aus Silizium - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Anbringen einer Dotierungsschicht in einem Körper aus Silizium 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen einer Dotierungsschicht in einem Iakper aus Silicium durch Diffusion, wobei der Körper mit dem Dotierungsmaterial bzw. einer   Mischung dessel-   ben mit Silicium, insbesondere in Pulverform, in Berührung gebracht und dann erhitzt wird. So hat man schon vorgeschlagen, einen Körper aus Halbleitermaterial in einem Pulver einer Legierung des Halbleitermaterials mit dem Dotierungsmaterial einzubetten und das Ganze zu erhitzen. Nach einem andern Vorschlag wird der Halbleiterkörper in einem Pulvergemisch aus einem Überschuss einer inerten hochschmelzenden Substanz und einer geringeren Menge des Dotierungsmaterials eingebettet.

   Man hat bei diesem bekannten Verfahren meistens leicht flüchtige Dotierungsmaterialien wie Arsen und Antimon oder Ihre Oxyde angewendet. 



   Die Anwendung von dem wenig flüchtigen Aluminium als Dotierungsmaterial war bei diesem Verfahren aber nicht bekannt und die vorliegende Erfindung zielt insbesondere auf die Herstellung einer Dotierungsschicht in einem Körper aus Silicium durch Diffusion von Aluminium ab. Es war Üblich, solche Schichten auf ganz andere Weise herzustellen, u. zw. dadurch, dass in einem abgeschlossenen, entiateten Raum, in dem an einer Stelle eine   Aluminiummenge   und neben ihr ein   Siliciumkörper   angeordnet waren, das Aluminium erhitzt wurde, so dass der sich dabei ergebende Aluminiumdampf auf den Siliciumkörper einwirkte.

   Hiebei stellte sich heraus, dass das Vorhandensein geringer Sauerstoffmengen, die bei Anwendung eines Vakuums schwer vermeidbar sind, die Diffusion hindert.   Weiter-setzte sich häufig   mehr Aluminium auf der Oberfläche des Siliciumkörpers ab, als die Menge, die durch unmittelbare Diffusion im Körper aufgenommen werden konnte, wodurch sich örtlich eine geschmolzene Silicium- AluminiumLegierung auf dem   Siliciumkörper   ergab, die tief in den Körper eindrang. 



   Weiter ergab sich, dass der Aluminiumdampf die im allgemeinen aus Quarzglas bestehende Wand des Raumes, in dem die Erhitzungsbehandlung erfolgte, angriff. 



   Die Erfindung bezweckt   u. a.   die Schicht auf eine einfachere Weise herzustellen.   ErfindungsgemU   wird als Dotierungsmaterial Aluminiumoxyd verwendet. Obgleich Aluminiumoxyd als ein hochfeuerfestes und schwer reduzierbares Material bekannt ist, hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass in diesem Falle die für die Bildung der Schicht erforderliche sehr geringe Aluminiummenge bei den für solche Diffusionsverfahren üblichen Temperaturen frei wird. Der   Siliciumkörper   und das Aluminiumoxyd können dabei so- 
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 z. B. einem Raum mit einer Quarzglaswand erhitzt werden, ohne daB nennenswerte Mengen   unerwlasch-   ter Verunreinigungen im Siliciumkörper aufgenommen werden.

   Für die Temperatur und die Dauer der Erhitzungsbehandlung können die für Diffusion von Aluminium in Silicium üblichen Werte Anwendung finden, ohne dass zu befürchten ist, dass örtlich auf dem Körper eine geschmolzene   Aluminium1egieruD. g   gebildet wird. Vorzugsweise soll eine Temperatur von mindestens 10000 C Anwendung finden. Für die Praxis haben sich Temperaturen zwischen 10000 C und 14000 C und Erhitzungszeiten von 10 Minuten bis zu 3 Stunden als geeignet zum Erhalten von Schichten mit Dicken zwischen 1 und 50 11 erwiesen. 



   Vorzugsweise wird pulveriges Aluminiumoxyd verwendet. Der Körper wird vorzugsweise vom Alurniniumoxyd getragen und ist vorzugsweise völlig in die Aluminiumoxydmenge eingebettet, wodurch die Be- 

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   rührung des Körpers mit dem Gefäss, in dem die Erhitzungsbehandlung durchgeführt wird, und die Gefahr einer Aufnahme unerwünschter, von diesem Gefäss herrührender Verunreinigungen vermieden werden. 



  Um die Verdampfung von Silicium aus der Oberfläche des Körpers zu verringern, wird das Aluminiumoxyd vorzugsweise vorher mit etwas Silicium, z. B. mit sehr reinem Siliciumpulver, gemischt. Es hat i sich dabei gezeigt, dass das Siliciumpulver die Bildung von Aluminium fördert. 



  Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. 



  Die Figur stellt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung dar, in der sich ein in Aluminiumoxydpulver eingebetteter Slliciumkörper befindet. 



  In dieser Figur bezeichnet 1 ein Rohr mit einer Wand aus Quarzglas, in dem ein kürzeres Rohr 2 aus Molybdän angeordnet ist, das mittels einer Hochfrequenzspule 3 erhitzt werden kann. Im Molybdänrohr 2 ist eine gleichfalls aus Molybdän bestehende Mulde 4 angeordnet, in der sich ein scheibenförmiger Körper 5 aus n-Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ohm. cm befindet, der völlig in eine Menge eines Pulvers 6 eingebettet ist, das aus Aluminiumoxyd mit einem Zusatz von 1 Gew.-% sehr reinem Siliciumpulver besteht. 



  Durch das Rohr 1 wird ein Strom trockenes Wasserstoff gas hindurchgeleitet. Durch Erregung der Hochfrequenzspule 3 wird das Molybdänrohr 2 eine Stunde lang erhitzt. Die Aluminiumoxydmenge 6 und der in diese eingebettete Siliciumkörper 5 erreichen dabei eine Temperatur von 12000 C. Nach Abkühlung stellt sich heraus, dass durch Diffusion von Aluminium an der Oberfläche des Siliciumkörpers 5 eine p-leitende Siliciumschicht 7 mit einer Dicke von 12-15 tut gebildet ist, die mit dem inneren n-leitenden Teil einen p-n-Übergang bildet. 



  Der Körper kann, gegebenenfalls nach weiterer Behandlung, in Halbleitervorrichtungen, wie Dioden, Transistoren oder Photozellen, Verwendung finden. 



  Als Variante dieses Beispiels können dem Aluminiumoxyd gegebenenfalls weitere Verunreinigungen, gegebenenfalls in Form von Verbindungen, vorher zugesetzt werden, z. B. in Form von SbO, As 0 oder PO, um während der Erhitzungsbehandlung gleichzeitige Diffusion von Aluminium und diesen Verunreinigungen in den Siliciumkörper zu ermöglichen, z. B. zum Erzielen zweier aneinandergrenzender durch Diffusion erhaltener dünner Zonen verschiedener Leitungsart, wobei eine n-leitende Zone an derOberflä- cheundeineinnerep-leitendeZoneerhaltenwerden, sodasssiclieinen-p-n-Konfigurationergibt, diesich zum Herstellen von Transistoren eignet. 



  Weiter können in eine Aluminiumoxydmenge auch mehrere Siliciumkörper eingebettet und gleichzeitig der Erhitzungsbehandlung unterworfen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Anbringen einer Dotierungsschicht in einem Körper aus Silicium durch Diffusion, wobei der Körper mit dem Dotierungsmaterial bzw. einer Mischung desselben mit Silicium, insbesondere in Pulverform in Berührung gebracht und dann erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Dotierungsmaterial Aluminiumoxyd verwendet wird.