DE1015151B

DE1015151B - Verfahren zum Ziehen von Halbleiterkristallen

Info

Publication number: DE1015151B
Application number: DES32296A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Ludwig Guenter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-02-23
Filing date: 1953-02-23
Publication date: 1957-09-05

Description

Verfahren zum Ziehen von Halbleiterkristallen Es ist bekannt, Halbleiterkristalle, insbesondere solche von einkristalliner Beschaffenheit, aus einer Halbleiterschmelze mittels Impfkristall zu ziehen. Durch geeignete Zusätze, welche der Schmelze beigefügt werden, kann man dann den Leitfähigkeitstypus des Kristalls laufend verändern und Übergänge zwischen zwei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstypus herstellen. Es ist außerdem bekannt, durch Wahl verschiedener Ziehgeschwindigkeit die Eigenschaften der Kristalle zu beeinflussen. Leider gelingt es durch die bisher bekannten Ziehverfahren nicht, Übergänge z#" #ischen zwei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitst_ypus mit hinreichender Schärfe herzustellen.
Die Erfindung bezweckt nun, diesen Nachteil zu vermeiden und solche Übergänge mit einer solchen Schärfe herzustellen, wie es bei den bisherigen Ziehverfahren nicht möglich war. Sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkristallen für Kristalloden, beispielsweise Richtleiter oder Transistor mit n-p- und/oder n-p-n bzw. p-np-n-p-Schichten, insbesondere Einkristallen, mittels Impfkristallen durch Ziehen aus einer Schmelze. Erfindungsgemäß wird dabei der Impfkristall beim Ziehen mit einer nicht überhitzten Schmelze, d. h. mit einer genau auf der Temperatur des Schmelzpunktes des verwendeten Halbleitermaterials befindlichen oder unterkühlten Schmelze, in Berührung gebracht und ein. Impfkristall verwendet wird, dessen Oberfläche einen anderen Leitfähigkeitstyp besitzt als die Schmelze. Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß sich Schmelzen von Halbleitern, beispielsweise Germanium, Silizium od. dgl, - vor allem, wenn sie sehr rein sind -, besonders stark unterkühlen lassen. Bei Germanium wurden beispielsweise Unterkühlungen bis zu 70° gemessen. Taucht man nun einen Impfkristall, zweckmäßig einen Einkristall, in eine genau auf dem Schmelzpunkt befindliche oder um Bruchteile eines oder auch um mehrere Grade unterkühlte Schmelze, so kristallisiert die Schmelze an die Oberfläche des Impfkristalls an.
Wird nun der Impfkristall mit einer Schmelze in Berührung gebracht, die zum entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gehört wie der Impfkristall (n- und p-Typ), so vermag diese Schmelze, die erfindungsgemäß nicht überhitzt ist, die Oberfläche des Impfkristalls nicht anzuschmelzen. Das bedeutet aber, daß die Oberfläche des Impfkristalls durch die Schmelze nicht verändert wird. Infolgedessen erhält man einen besonders scharfen Übergang (n-p-Schicht) vom einen zum anderen Leitfähigkeitstyp. Dies ist bei den bekannten Verfahren, die alle mit einer überhitzten Schmelze arbeiten, nicht möglich, weil beim Eintauchen ein Teil des Impfkristalls abschmilzt und dadurch die Schmelze gegendotiert wird, was beim darauffolgenden Ankristallisieren zu einem verwaschenen p-n-Übergang führt. Durch kurzzeitiges Eintauchen und entsprechendes Bemessen der Unterkühlungstemperatur, welche die Kristallisationsgeschwindigkeit bestimmt, läßt sich eine Schicht des anderen Leitfähigke,itstyps von bestimmter, unter Umständen. sehr geringer Dicke herstellen und an diese wiederum-gegebenenfalls auf dieselbe Weise--eine Schicht des Leitfähigkeitstyps des ursprünglichen Impfkristalls ansetzen, indem man die so entstandene Schicht in eine entsprechende, nicht überhitzte Schmelze taucht bzw. mit dieser in Berührung bringt. Statt einen Impfkristall einzutauchen, kann die nicht überhitzte Schmelze unter Umständen auch auf die Oberfläche des Impfkristalls aufgebracht, z. B. gegossen werden.
In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Auf einer Unterlage 2 wird ein Tropfen Germanium 1 vom Schmelzpunkt 958 erschmolzen und durch Abkühlen auf eine Temperatur von 956° abgekühlt, welche also gegenüber dem Schmelzpunkt des Germaniums 2° unterkühlt ist. Bei Erreichen dieser Temperatur wird ein Impfkristall 3 mit der Oberfläche der Schmelze 1 in benetzende Berührung gebracht. Der Impfkristall 3 besteht ebenfalls aus Germanium, welches jedoch p-leitend ist, während das Germanium der Schmelze 1 n-leitend ist. Der Kristallisationsvorgang kann durch den Grad der Unterkühlung der Schmelze und/oder durch die Temperatur des Impfkristalls gesteuert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkristallen für Kristalloden, beispielsweise Richtleiter oder Transistor mit n-p- und/oder n-p-n-bzw. p-n- und/oder p-n-p-Schichten, insbesondere Einkristallen, mittels Impfkristallen durch Ziehen aus einer Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daB der Impfkristall beim Ziehen mit einer nicht überhitzten Schmelze, d. h. mit einer genau auf der Temperatur des Schmelzpunktes des verwendeten Halbleitermaterials befindlichen oder unterkühlten Schmelze, in Berührung gebracht und ein Impfkristall verwendet wird, dessen Oberfläche einen anderen Leitfähigkeitstyp besitzt als die Schmelze.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Schmelze auf die Oberfläche des Impfkristalls aufgebraucht, z. B. aufgegossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Kristallisationsvorgang durch die Unterkühlungstemperatur der Schmelze und/oder durch die Temperatur des Impfkristalls gesteuert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung W 8097 VIII c/21 g; belgische Patentschrift 1\Tr. 512 461; Journ. of phys. chemistry, Bd.33 (1929), S. 1081 bis 1096.