DE102018109571B4 - Method for doping semiconductors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Dotieren von Halbleitern umfassend folgende Schritte:a) Reinigen eines aus Silizium bestehenden Substrats;b) b1) in Kontaktbringen des Substrats mit einer Dispersion enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel undb2) Aufbringen einer Schicht enthaltend das mindestens eine Dotierungsmittel;c) Dotieren des Halbleiters mit mindestens einem Dotierungsmittel durch Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, dass- als dispergierte Phase ein Mineral enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel eingesetzt wird,- als Quelle für das Dotierungsmittel ein oder mehrere Stoffe ausgewählt werden aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Calciumapatit, Struvit, Monazite, Monetite, Xenotime, Fluorapatite, Chlorapatite, Pyromorfite, Welite, Chernovite, Mimetite, Hedyphane und Hydroxylapatit,- im Schritt c) ein Erhitzen auf 800 - 1.000 °C erfolgt,- zur Aufarbeitung des dotierten Substrates keine Flusssäure verwendet wirdA method for doping semiconductors comprising the following steps: a) cleaning a substrate made of silicon; b) b1) bringing the substrate into contact with a dispersion containing at least one dopant and b2) applying a layer containing the at least one dopant; c) doping the semiconductor with at least one dopant by heating, characterized in that - a mineral containing at least one dopant is used as the dispersed phase, - one or more substances are selected as the source for the dopant from the group containing or consisting of calcium apatite, struvite, monazite, monetite, Xenotime, Fluorapatite, Chlorapatite, Pyromorfite, Welite, Chernovite, Mimetite, Hedyphane and Hydroxylapatite, - heating to 800-1000 ° C takes place in step c), - no hydrofluoric acid is used to work up the doped substrate

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von Halbleitern, bei welchem eine mineralische Schicht enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel auf ein Substrat aufgetragen wird sowie Zwischenprodukte dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for doping semiconductors, in which a mineral layer containing at least one dopant is applied to a substrate, as well as intermediate products of this method.

Halbleiter werden bevorzugt in photovoltaischen Zellen, Solarzellen oder Computern eingesetzt. Computer werden immer kleiner und leistungsfähiger. Möglich macht das eine Fertigungstechnologie, die viele Milliarden elektronischer Bauelemente mit großer Präzision auf nur wenige Quadratmillimeter große Halbleiterplättchen (Chips) aufbringt.Semiconductors are preferably used in photovoltaic cells, solar cells or computers. Computers are getting smaller and more powerful. This is made possible by a manufacturing technology that applies billions of electronic components with great precision to semiconductor wafers (chips) that are just a few square millimeters in size.

Als Basis für die Fertigung dieser Chips dienen meist millimeterdünne Plättchen aus einkristallinem Silizium, sogenannte Wafer. Durch die Dotierung bestimmter Bereiche des Siliziumsubstrats mit Fremdatomen, u. a. Phosphor, entstehen halbleitende Transistoren und andere elektronische Bauteile.The basis for the production of these chips are usually millimeter-thin platelets made of monocrystalline silicon, so-called wafers. By doping certain areas of the silicon substrate with foreign atoms, among other things. Phosphorus, semiconducting transistors and other electronic components are created.

Zur Dotierung wird heute häufig eine Schicht aus phosphorhaltigen, organischen Molekülen auf Siliziumwafer aufgetragen. Um nur ausgewählte Bereiche zu dotieren, wird die organische Schicht durch Ätzen strukturiert. Zum Schutz vor Verdampfen wird auf die organische noch eine anorganische Schicht aufgebracht. Durch kurzes Erhitzen diffundieren die Phosphoratome aus der organischen Schicht in das Silizium ein und die anorganische Schicht kann wieder abgelöst werden. Diese als „Monolayer Doping“ (MLD) bekannte Technik hat jedoch den Nachteil, dass die Zahl der für die Dotierung zur Verfügung stehenden Phosphoratome begrenzt ist und das Verfahren giftige und umweltschädigende Chemikalien nutzt.Nowadays, a layer of phosphorus-containing organic molecules is often applied to silicon wafers for doping. In order to only dope selected areas, the organic layer is structured by etching. To protect against evaporation, an inorganic layer is also applied to the organic layer. Brief heating causes the phosphorus atoms to diffuse from the organic layer into the silicon and the inorganic layer can be removed again. However, this technique, known as “monolayer doping” (MLD), has the disadvantage that the number of phosphorus atoms available for doping is limited and the process uses chemicals that are toxic and harmful to the environment.

In der DE 10 2015 110 367 wird ein Verfahren beschrieben, welches in einigen Schritten über die Bildung einer sog. Calcium-Silikat-Hydratphase (C-S-H-Phase) zu einer Dotierung von Wafern führt.In the DE 10 2015 110 367 describes a process which, in a few steps, leads to a doping of wafers via the formation of a so-called calcium silicate hydrate phase (CSH phase).

Giraudo et. al., untersuchen in der Zeitschrift Langmuir 2016 C-S-H-Phasen und deren Reaktion auf Phosphor . Als essentieller Schritt ist auch hier die Synthese einer CSH-Phase offenbart. Giraudo et. al., investigate CSH phases and their reaction to phosphorus in the journal Langmuir 2016 . The synthesis of a CSH phase is also disclosed here as an essential step.

In der DE 2952116 A wird ein flüssiges Dotierungsmittel für Silizium-Leiter offenbart, welches aus Orthoethyl-Kieselester, einem Lösungsmittel und einer sauren, wässrigen Phase besteht. Essentiell für dieses Dotierungsmittel ist die Anwesenheit einer hohen Konzentration von Phosphor in Form von Phosphorsäure sowie gleiche Anteile von Wasser und Kieselester im Dotierungsmittel. Das Dotierungsmittel wird in einem Spin-On-Verfahren aufgetragen. Anschließend wird der beschichtete Halbleiter in einer reinen Sauerstoffatmosphäre erhitzt.In the DE 2952116 A a liquid dopant for silicon conductors is disclosed, which consists of orthoethyl silicate ester, a solvent and an acidic, aqueous phase. The presence of a high concentration of phosphorus in the form of phosphoric acid and equal proportions of water and silica in the dopant are essential for this dopant. The dopant is applied in a spin-on process. The coated semiconductor is then heated in a pure oxygen atmosphere.

In der WO 2014/101990 A wird ein Verfahren zur Herstellung von Dotiermedien beschrieben, bei dem eine wasserfreie Sol-Gel-basierte Synthese durch Kondensation von Alkoxysilanen und/oder Alkoxyalkylsilanen mit symmetrischen und asymmetrischen Karbonsäureanhydriden in Gegenwart phosphorhaltiger Verbindungen durchgeführt wird. Durch kontrollierte Gelierung entstehen so nieder-viskose Dotiermedien. Diese Dotiermedien werden zur Bearbeitung von Silizium-Wafern eingesetzt. Wesentlich für dieses Verfahren ist, dass die Alkoxysilane bzw. Alkoxyalkylsilane in der Sol-Gel-Reaktion ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden. Dadurch bildet sich beim Antrocknen und Verdichten eine dünne Schicht, die durch Temperaturbehandlung in eine dichte Glasschicht umgewandelt wird.In the WO 2014/101990 A describes a process for the production of doping media in which an anhydrous sol-gel-based synthesis is carried out by condensation of alkoxysilanes and / or alkoxyalkylsilanes with symmetrical and asymmetrical carboxylic acid anhydrides in the presence of phosphorus-containing compounds. Controlled gelation creates low-viscosity doping media. These doping media are used to process silicon wafers. It is essential for this process that the alkoxysilanes or alkoxyalkylsilanes form a three-dimensional network in the sol-gel reaction. As a result, a thin layer is formed when it dries and compacts, which is converted into a dense layer of glass by heat treatment.

Als weiterer Stand der Technik können die folgenden Dokument genannt werden: DE 11 56 384 A ; DE 10 2007 023 103 A1 ; US 2014/0120705 A1 ; US 2014/0370640 A1 ; US 2018/0218801 A1 ; US 9,306,087 B2 .The following documents can be cited as further prior art: DE 11 56 384 A ; DE 10 2007 023 103 A1 ; US 2014/0120705 A1 ; US 2014/0370640 A1 ; US 2018/0218801 A1 ; US 9,306,087 B2 .

Ein Problem der Dotierung von Halbleitern und Wafern, insbesondere auf Siliziumbasis, ist die sich in situ bildende und nativ wachsende Siliziumdioxidschicht und/oder die Bildung von Glas auf dem Substrat. Eine Dotierung durch eine solche Siliziumdioxidschicht ist äußerst schwierig und aufwändig. Deshalb werden nach dem Stand der Technik solche Schichten mittels Flusssäure (HF) abgetragen.A problem with the doping of semiconductors and wafers, in particular those based on silicon, is the natively growing silicon dioxide layer that forms in situ and / or the formation of glass on the substrate. Doping through such a silicon dioxide layer is extremely difficult and expensive. Therefore, according to the state of the art, such layers are removed using hydrofluoric acid (HF).

Auch das Entfernen sich bildender Gläser während des Verfahrens erfordert die Verwendung giftiger und/oder umweltschädigender Chemikalien, wie z.B. HF. Auch in anderen Verfahrensschritte nach dem Stand der Technik werden giftige und/oder umweltschädigende Chemikalien wie z.B. Phosphoroxylchlorid POCl3, Phosphortribromid PBr3 oder Ammoniumfluorid NH4F eingesetzt.The removal of glass that forms during the process also requires the use of toxic and / or environmentally harmful chemicals such as HF. Toxic and / or environmentally harmful chemicals such as phosphorus oxyl chloride POCl 3 , phosphorus tribromide PBr 3 or ammonium fluoride NH 4 F are also used in other process steps according to the prior art.

Problematisch ist auch die sog. Silizium/Siliziumoxid-Barriere auf der Oberfläche der Halbleiter, die eine Dotierung erschwert. Üblicherweise wird auch diese mit HF beseitigt. Beim Verzicht auf HF sind extrem lange Fertigungszeiten und hohe Temperaturen sowie eine schlechte Verteilung des Dotierungsmittels im Substrat in Kauf zu nehmen.The so-called silicon / silicon oxide barrier on the surface of the semiconductors, which makes doping difficult, is also problematic. Usually this is also eliminated with HF. If HF is not used, extremely long production times and high temperatures as well as poor distribution of the dopant in the substrate have to be accepted.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches zu einer hohen und homogenen Dotierung von Halbleitern führt, ohne die Verwendung giftiger, schädlicher und/oder umweltgefährdender Chemikalien. Das Verfahren soll somit umweltfreundlich und kostengünstig sein. Ferner soll ein einfaches Verfahren, mit wenigen Verfahrensschritten, zur Verfügung gestellt werden, wobei die einzelnen Schritte ohne aufwändige Vorrichtung durchgeführt werden können. Ferner sollen die Quellen für die Dotierungsmittel ohne aufwändige Vorbereitung in dem Verfahren einsetzbar sein. Insbesondere soll das Verfahren zur Herstellung von photovoltaischen Zellen oder Solarzellen einsetzbar sein.The present invention is based on the object of eliminating the disadvantages of the prior art. In particular, a method is to be made available which leads to a high and homogeneous doping of semiconductors without the use of toxic, harmful and / or environmentally hazardous chemicals. The method should therefore be environmentally friendly and inexpensive. Furthermore, a simple method with a few method steps is to be made available, the individual steps without a complex device can be carried out. Furthermore, it should be possible to use the sources for the dopants in the method without complex preparation. In particular, it should be possible to use the method for the production of photovoltaic cells or solar cells.

Des Weiteren besteht auch Bedarf, die derzeit bekannte inhomogene Verteilung des Dotierungsmittels im Halbleiter zu verbessern.Furthermore, there is also a need to improve the currently known inhomogeneous distribution of the dopant in the semiconductor.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es durch die Ansprüche und die Beschreibung näher definiert wird.This object is achieved by a method as defined in more detail by the claims and the description.

Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von Halbleitern umfassend oder bestehend ausfolgenden Schritten:

  • a) Reinigen eines aus Silizium bestehenden Substrats;
  • b)
    • b1) in Kontaktbringen des Substrats mit einer Dispersion (mindestens ein Dotierungsmittel enthaltend) und
    • b2) Aufbringen einer Schicht das mindestens ein Dotierungsmittel enthält;
  • c) Dotieren des Halbleiters mit dem mindestens einem Dotierungsmittel durch Erhitzen.
One embodiment of the present invention relates to a method for doping semiconductors comprising or consisting of the following steps:
  • a) cleaning a substrate made of silicon;
  • b)
    • b1) bringing the substrate into contact with a dispersion (containing at least one dopant) and
    • b2) applying a layer which contains at least one dopant;
  • c) doping the semiconductor with the at least one dopant by heating.

In einer Alternative ist Substrat ein Silizium-Wafer.In an alternative, the substrate is a silicon wafer.

In einer Ausführung ist das Dotierungsmittel ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Phosphor, Arsen, Bor, Stickstoff, Antimon, Aluminium, Indium und Gallium, bevorzugt Phosphor und/oder Arsen.In one embodiment, the dopant is selected from the group containing or consisting of phosphorus, arsenic, boron, nitrogen, antimony, aluminum, indium and gallium, preferably phosphorus and / or arsenic.

In einer Alternative wird im Schritt a) das Substrat mit deionisiertem Wasser gewaschen. In einer weiteren Alternative kann in einem zusätzlichen Schritt a2) das gewaschene Substrat mit Stickstoff getrocknet werden.In an alternative, the substrate is washed with deionized water in step a). In a further alternative, the washed substrate can be dried with nitrogen in an additional step a2).

Eine Alternative betrifft ein in Kontaktbringen des Substrats mit einer Dispersion, enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel, wobei in Schritt b1) das Substrat in die Dispersion des Dotierungsmittels eingetaucht wird. Die Konzentration der Dispersion der Quelle bzw. des Dotierungsmittels wird auf ca. 0,1 - 10 mg/ml, bevorzugt 0,5 - 5 mg/ml, insbesondere 1 mg/ml, eingestellt.An alternative relates to bringing the substrate into contact with a dispersion containing at least one dopant, the substrate being immersed in the dispersion of the dopant in step b1). The concentration of the dispersion of the source or of the doping agent is adjusted to approx. 0.1-10 mg / ml, preferably 0.5-5 mg / ml, in particular 1 mg / ml.

Das Dotierungsmittel kann in einer Ausführung in Schritt b2) durch Entfernen des Dispersionsmediums auf dem Substrat aufgebracht werden, zum Beispiel durch Eindampfen des Dispersionsmediums durch Temperaturerhöhung und/oder Druckverminderung je nach gewählten Dotierungsmittel.In one embodiment in step b2), the dopant can be applied to the substrate by removing the dispersion medium, for example by evaporating the dispersion medium by increasing the temperature and / or reducing the pressure, depending on the dopant selected.

Als Dispersionsmedium wird Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz von Säure oder Base, oder organische Lösungsmittel wie Alkohol, Ether, und/oder Ketone eingesetzt, bevorzugt Wasser, besonders bevorzugt deionisiertes Wasser.The dispersion medium used is water, optionally with the addition of acid or base, or organic solvents such as alcohol, ether and / or ketones, preferably water, particularly preferably deionized water.

Gegebenenfalls wird der pH-Wert der Dispersion mittels Säure oder Base so eingestellt, dass die Quelle des Dotierungsmittels dispergiert oder in Lösung geht.If necessary, the pH of the dispersion is adjusted by means of acid or base so that the source of the dopant disperses or goes into solution.

Das Entfernen des Dispersionsmittels im Falle von Wasser erfolgt während des Erhitzens auf über 100 °C, besonders auf ca. 105 °C über einen längeren Zeitraum.In the case of water, the dispersant is removed during heating to over 100 ° C., in particular to approx. 105 ° C. over a longer period of time.

Erfindungsgemäß wird als dispergierte Phase ein Mineral enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel eingesetzt.According to the invention, a mineral containing at least one dopant is used as the dispersed phase.

In einer Alternative ist die dispergierte Phase die Quelle für das Dotierungsmittel.In an alternative, the dispersed phase is the source of the dopant.

Als Quelle für das Dotierungsmittel werden erfindungsgemäß ein oder mehrere Stoffe ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Calciumapatit, Struvit, Monazite, Monetite, Xenotime, Fluorapatite, Chlorapatite, Pyromorfite, Welite, Chernovite, Mimetite und Hedyphane, bevorzugt Hydroxylapatit und/oder Struvit.According to the invention, the source for the dopant is one or more substances selected from the group containing or consisting of calcium apatite, struvite, monazite, monetite, xenotime, fluorapatite, chlorapatite, pyromorfite, welite, chernovite, mimetite and hedyphane, preferably hydroxyapatite and / or struvite.

Basierend auf der Systematik der Minerale nach Hugo Strunz kann es innerhalb der Mineralklasse der Phosphate, zu denen auch die Arsenate gehören, aufgrund von verschiedenen Diadochie-Möglichkeiten zu einer relativ großen Artenvielfalt kommen. Hierbei ist in jeder Struktur die wichtigste Baueinheit, der tetraedrische Anionenkomplex P043" bzw. AsO4 3-, wiederzufinden. Wichtigster und häufigster Vertreter der Phosphate ist das Mineral Apatit Ca5 [(F, Cl, OH)/(PO)]. Bei diesem Mineral handelt es sich um ein sogenanntes „Durchläufermineral“, d. h. es kommt in jedem Gesteinstyp vor. Es kann bereits im magmatischen Frühstadium auskristallisieren, es kann biogen in Sedimenten vertreten sein (u. a. Guano) oder als Akzessorium in Metamorphiten. In seinem Aufbau können als zweites Anion Fluorid [F], Chlorid [Cl] oder Hydroxid [OH]-Ionen vorkommen, die sich gegenseitig diadoch vertreten können. Je nachdem, welches Anion vorherrscht, kommt es im Falle von F zur Ausbildung von Fluorapatit, bei Cl zu Chlorapatit und bei OH zum Hydroxylapatit (HAp). Das letztgenannte Mineral, jedoch nicht in seiner geogen gebildeten Struktur, hat im menschlichen Organismus besondere Bedeutung, da dieses für den Aufbau der Knochen und Zähne mit verantwortlich ist. Neben den Hauptvertretern der Phosphate, den zuvor genannten Apatiten, gibt es eine Vielzahl an weiteren Phosphaten. So kann sich anstelle von Ca auch Al3+ oder Fe3+ mit [PO4]- binden. Mit welchem Kation sich der Anionenkomplex bindet und schließlich auskristallisiert, hängt neben dem Angebot auch von den Milieubedingungen wie z.B. vom pH-Wert ab. In einem sauren pH-Wertbereich bilden sich vornehmlich Al-Phosphate (Variscit) und Fe-Phosphate (Strengit), während sich bei neutralen und basischen Bedingungen Ca-Phosphate, sprich Apatite, bilden. Ein weiterer Vertreter dieser Mineralklasse ist der Struvit, ein Ammonium-Magnesium-Phosphat (NH4)Mg[PO4]*6 H2O.Based on the systematics of minerals according to Hugo Strunz, there can be a relatively large biodiversity within the mineral class of phosphates, to which arsenates also belong, due to the various diadochie possibilities. The most important structural unit, the tetrahedral anion complex P04 3 "or AsO 4 3- , can be found in every structure. The most important and most frequent representative of the phosphates is the mineral apatite Ca 5 [(F, Cl, OH) / (PO)]. This mineral is a so-called "continuous mineral", ie it occurs in every type of rock. It can crystallize in the igneous early stage, it can be present biogenically in sediments (including guano) or as an accessory in metamorphic rocks the second anion fluoride [F], chloride [Cl] or hydroxide [OH] ions can occur, which can, however, represent each other.Depending on which anion predominates, fluorapatite is formed in the case of F and chlorapatite in the case of Cl and with OH to hydroxyapatite (HAp). The latter mineral, but not in its geogenically formed structure, is of particular importance in the human organism, as it is responsible for the structure of bones and teeth h is. In addition to the main representatives of phosphates, the previously mentioned apatites, there are a large number of other phosphates. Instead of Ca, Al 3+ or Fe 3+ can also bond with [PO 4 ] -. With which cation the Anion complex binds and finally crystallizes, depends not only on the supply but also on the environmental conditions such as the pH value. In an acidic pH range, aluminum phosphates (variscite) and iron phosphates (strictite) are mainly formed, while calcium phosphates, i.e. apatites, are formed under neutral and basic conditions. Another representative of this mineral class is struvite, an ammonium magnesium phosphate (NH 4 ) Mg [PO 4 ] * 6 H 2 O.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Ausführung mit einer Dispersion des Dotierungsmittels ausgeführt, in welcher dieses molekulardispers oder kolloiddispers vorliegt, also keine Sedimentation während Schritt b), insbesondere b1) aufweist.The method according to the invention is carried out in one embodiment with a dispersion of the dopant in which this is present in molecularly disperse or colloidal disperse form, that is to say has no sedimentation during step b), in particular b1).

In einer Ausführung wird das Substrat gleichzeitig mit mindestens zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln dotiert.In one embodiment, the substrate is doped with at least two different dopants at the same time.

Eine Dotierung mit zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln kann in einer Alternative dadurch erfolgen, dass das eingesetzte Mineral mindestens zwei unterschiedliche Dotierungsmittel enthält. Möglich ist auch der Einsatz von Mineralen, die 2 bis 10 oder mehrere unterschiedliche Dotierungsmittel enthalten.In an alternative, doping with two different dopants can be carried out in that the mineral used contains at least two different dopants. It is also possible to use minerals that contain 2 to 10 or more different dopants.

In einer weiteren Alternative werden unterschiedliche Mineralen eingesetzt, so dass dadurch eine Dotierung in mindestens 2 - 9 oder 10 Dotierungsmittel erfolgen kann.In a further alternative, different minerals are used, so that doping in at least 2-9 or 10 dopants can thereby take place.

Eine gleichzeitige Dotierung mit mindestens zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die jeweiligen Verfahrensschritte genau einmal durchlaufen werden, und am Ende des Verfahrens ein Halbleiter, dotiert mit mindestens zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln, steht.Simultaneous doping with at least two different dopants within the meaning of the invention means that the respective method steps are run through exactly once, and at the end of the method there is a semiconductor doped with at least two different dopants.

Eine weitere Ausführung betrifft ein Verfahren, in welchem die Schritte b1) und b2) in einem Schritt durchgeführt werden, z.B. durch Aufdrucken der Dispersion des Dotierungsmittels.A further embodiment relates to a method in which steps b1) and b2) are carried out in one step, for example by printing the dispersion of the dopant.

In Schritt c) erfolgt ein Erhitzen auf 800 - 1.000 °C, bevorzugt 850 - 950°C, besonders bevorzugt 880 - 920 °C, insbesondere 900°C, mit einer ggf. jeweiligen Abweichung von +- 10°C, bevorzugt +- 5°C, insbesondere +- 2°C.In step c) there is heating to 800-1000 ° C, preferably 850-950 ° C, particularly preferably 880-920 ° C, in particular 900 ° C, with a respective deviation of + - 10 ° C, preferably + - 5 ° C, especially + - 2 ° C.

In einer Alternative kann die Erhitzung auch nur lokal auf bestimmten Abschnitten des Substrats durchgeführt werden, z.B. durch Verwendung von Laser.As an alternative, the heating can also be carried out only locally on certain sections of the substrate, e.g. by using a laser.

In einer Alternative wird in einem ersten Teilschritt c1) von Schritt c) eine Phasentransformation der äußeren nativen SiO2-Schicht des Substrats zu einem thermischen Oxid (zur Definition vgl. Ruhai Tian et.al. Langmuir Letter 2010, 4563-4566 , insbesondere 1) durchgeführt. Dieses Oxid ist in einer Alternative stabiler als die native SiO2 Schicht. Die Phasentransformation erfolgt durch eine Temperaturerhöhung von 100 auf 500°C.In an alternative, a phase transformation of the outer native SiO 2 layer of the substrate to a thermal oxide (for For definition see Ruhai Tian et.al. Langmuir Letter 2010, 4563-4566 , in particular 1 ) carried out. In one alternative, this oxide is more stable than the native SiO 2 layer. The phase transformation takes place by increasing the temperature from 100 to 500 ° C.

In der geplanten Veröffentlichung steht eine Phasentransformation in ein stabileres thermisches Oxid. Dieser Begriff konnte in keinem Lexikon gefunden werden.In the planned publication there is a phase transformation into a more stable thermal oxide. This term could not be found in any lexicon.

Zusätzlich wird in einem Schritt c2) die native SiO2-Schicht durch die Metallionen der Quelle des Dotierungsmittels geöffnet und es entsteht eine sog. Calcium-Silikat (CS) Phase. Mit anderen Worten, die kristalline Struktur der thermischen SiO2-Schicht wird durch die Metallionen aus der Dotierungsquelle zerstört.In addition, in a step c2) the native SiO 2 layer is opened by the metal ions of the source of the dopant and a so-called calcium silicate (CS) phase is created. In other words, the crystalline structure of the thermal SiO 2 layer is destroyed by the metal ions from the doping source.

Die Teilschritte c1) und c2) erfolgen gleichzeitig oder nacheinander, bevorzugt gleichzeitig. In einer Alternative wird in einem weiteren Teilschritt c3) die native SiO2-Schicht durch das Metall der Quelle des Dotierungsmittels geöffnet, in dem ein Silikat mit dem jeweiligen Metall, also dem Calcium aus der Quelle des Dotierungsmittels gebildet wird.The substeps c1) and c2) take place simultaneously or one after the other, preferably simultaneously. In an alternative, in a further sub-step c3), the native SiO2 layer is opened by the metal of the source of the dopant, in which a silicate is formed with the respective metal, that is to say the calcium from the source of the dopant.

In einer Ausführung wird in Schritt c) eine Penetration des Dotierungsmittels in den oxidfreien Bereich des Silizium-Substrats durchgeführt. Dadurch erfolgt eine kontrollierte Dotierung die zu einer Änderung der elektrischen Eigenschaften und/oder Aktivität des Substrats führt. Die Penetration erfolgt durch eine Temperaturerhöhung von 800 auf 1000 °C, bevorzugt von 850 auf 950 °C, insbesondere 900 °C durchgeführt.In one embodiment, in step c) the dopant is penetrated into the oxide-free region of the silicon substrate. This results in a controlled doping which leads to a change in the electrical properties and / or activity of the substrate. The penetration is carried out by increasing the temperature from 800 to 1000.degree. C., preferably from 850 to 950.degree. C., in particular 900.degree.

Eine weitere Ausführung betrifft das Verfahren mit mindestens einem der folgenden weiteren Schritten:

  • d) Austreiben von organischen Verunreinigungen, bevorzugt durch Temperaturerhöhung von 100 auf 500 °C;
Another embodiment relates to the method with at least one of the following further steps:
  • d) driving out organic impurities, preferably by increasing the temperature from 100 to 500 ° C .;

In einer Alternative wird Schritt d) gleichzeitig mit Schritt c) bevorzugt mit c1) durchgeführt.

  • e) Entfernen der CS-Phase mittels Salzsäure (HCl). In einer Alternative werden Reste der CS-Phase nach der Dotierung mittels HCl entfernt.
In an alternative, step d) is carried out simultaneously with step c), preferably with c1).
  • e) Removal of the CS phase using hydrochloric acid (HCl). In an alternative, residues of the CS phase are removed by means of HCl after the doping.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist hierzu keine HF notwendig, da keine Si/SiO2-Barriere vorliegt. Dies wurde durch Eindringen der Metallionen aus der Dotierungsquelle in eine CS-Phase umgewandelt.

  • f) Transport des Dotierungsmittels durch die CS-Phase.
In contrast to the prior art, no HF is necessary for this, since there is no Si / SiO 2 barrier. This was converted into a CS phase by penetration of the metal ions from the doping source.
  • f) Transport of the dopant through the CS phase.

Bevorzugt erfolgt dieser Transport durch Temperaturerhöhung von 600 auf 800 °C, besonders bevorzugt von 650 auf 750 °C, insbesondere auf 700 °C.This transport is preferably carried out by increasing the temperature from 600 to 800.degree. C., particularly preferably from 650 to 750.degree. C., in particular to 700.degree.

Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass keine Zugabe von Calciumhydroxid Ca(OH)2 während des gesamten Verfahrens erfolgt. In einer Alternative erfolgt keine Zugabe einer Base während des gesamten Verfahrens.It is characteristic of the process according to the invention that no calcium hydroxide Ca (OH) 2 is added during the entire process. In an alternative, no base is added during the entire process.

Alternatives oder zusätzliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist die Abwesenheit einer C-S-H-Phase während des gesamten Verfahrens.An alternative or additional characteristic of the present invention is the absence of a C-S-H phase during the entire process.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner durch die Abwesenheit von Kieselsäure charakterisiert, d.h. es erfolgte weder eine Zugabe von Kieselsäure, noch ist Kieselsäure in einem der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte anwesend.The process according to the invention is further characterized by the absence of silica, i.e. there was no addition of silica, nor is silica present in one of the process steps according to the invention.

In einer weiteren Alternative wird in keinem der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ein Glas gebildet oder ist ein Glas anwesend. Glas im Sinne der Erfindung enthält oder bestehend aus Siliziumdioxid, ist eine amorphe Substanz und wird thermodynamisch als gefrorene, unterkühlte Flüssigkeit bezeichnet. D.h., eine Substanz, die geschmolzen und entsprechend schnell abgekühlt wird, sodass das erstarrende Glas zu schnell fest ist, um eine Anordnung der Bausteine zu einem Kristall zu erlauben.In a further alternative, a glass is not formed in any of the method steps according to the invention or a glass is present. For the purposes of the invention, glass contains or consists of silicon dioxide, is an amorphous substance and is thermodynamically referred to as frozen, supercooled liquid. That is, a substance that is melted and cooled down quickly so that the solidifying glass solidifies too quickly to allow the building blocks to be arranged to form a crystal.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Zwischenprodukt ein Silizium-Substrat mit einer Siliziumschicht enthaltend Metallionen als Dotierungsquelle mit einer darüber angeordneten Phosphorschicht anfallen.With the method according to the invention, a silicon substrate with a silicon layer containing metal ions as a doping source with a phosphor layer arranged above can be obtained as an intermediate product.

Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens, welches auch mit Mineral Interface Doping (MID) abgekürzt wird, ist zunächst eine chemikalienfreie Dotierung des Substrats. Insbesondere durch das direkte Anheften des Dotierungsmittels an das Substrat können Arbeitsschritte gespart werden. Weiterer Vorteil ist der günstige Preis der Dotierungsmittel.One advantage of the present method, which is also abbreviated to Mineral Interface Doping (MID), is first of all chemical-free doping of the substrate. In particular, the direct attachment of the dopant to the substrate can save work steps. Another advantage is the low price of the dopants.

Besonders vorteilhaft für die Dotierung mit zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln ist die Verwendung von natürlich vorkommenden Mineralen, in denen mehrere Dotierungsmittel schon vorhanden sind, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in das Substrat eindiffundieren. Minerale als Dotierungsquelle sind weder giftig noch ätzend, mithin umweltfreundlich. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden somit keine organischen Verbindungen eingesetzt, im weitesten Sinne handelt es sich um ein chemikalienfreies Doping, da lediglich Minerale eingesetzt werden.Particularly advantageous for doping with two different dopants is the use of naturally occurring minerals in which several dopants are already present that diffuse into the substrate by means of the method according to the invention. Minerals as a doping source are neither poisonous nor corrosive, and therefore environmentally friendly. In the method according to the invention, no organic compounds are used; in the broadest sense, doping is chemical-free, since only minerals are used.

Für eine hohe Aktivität und störungsfreies Betreiben der dotierten Substrate ist die Lage eines jeden einzelnen Dotierungsatoms in dem Substrat von großer Bedeutung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt eine homogene, kontrollierte und gleichförmige Dotierung des Substrats. Dies ist durch die Verfahren des Standes der Technik, wie z.B. Verwendung von Tinte und Druckpaste (wie z.B. in der WO 2014/101990 A1 beschrieben) oder durch die Verwendung reiner Phosphorsäure (wie z.B. in der DE 2952116 A beschrieben) nicht gewährleistet, insbesondere keine kontrollierte lokale Auflösung der Dotierung im Nanobereich.The position of each individual doping atom in the substrate is of great importance for high activity and trouble-free operation of the doped substrates. The method according to the invention results in a homogeneous, controlled and uniform doping of the substrate. This is through the methods of the prior art, such as using ink and printing paste (such as in the WO 2014/101990 A1 described) or by using pure phosphoric acid (such as in the DE 2952116 A described) is not guaranteed, in particular no controlled local dissolution of the doping in the nano range.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Aufarbeitung des dotierten Substrates keine Flusssäure verwendet. Da lediglich eine Metall-Silikatschicht entstehen kann, wobei das Metall das Gegenion, also das Kation aus dem eingesetzten Mineral als Quelle für das Dotierungsmittel ist, ist die Verwendung von HCl ausreichend, um diese Silikatschicht ggf. zu entfernen.According to the method according to the invention, no hydrofluoric acid is used to work up the doped substrate. Since only a metal-silicate layer can arise, the metal being the counterion, i.e. the cation from the mineral used as a source for the dopant, the use of HCl is sufficient to remove this silicate layer if necessary.

Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Durchführung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre. In einer Alternative erfolgt jedoch Schritt c) in einer sauerstofffreien Atmosphäre, bevorzugt unter Schutzgas, wie z.B. Stickstoff (N2) oder Argon (Ar), bevorzugt N2.Another advantage of the process according to the invention is that it can be carried out in an oxygen-containing atmosphere. In an alternative, however, step c) takes place in an oxygen-free atmosphere, preferably under protective gas, such as nitrogen (N2) or argon (Ar), preferably N2.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to examples.

Beispiele:Examples:

Dotierung des Substrats.Doping the substrate.

Als Substrat wurde ein Silizium-Wafer mit einer Dicke von 500 µm in der Größe von 3 x 1 cm eingesetzt. Der Wafer wurde mit deionisiertem Wasser gewaschen und unter N2 getrocknet.A silicon wafer with a thickness of 500 μm and a size of 3 × 1 cm was used as the substrate. The wafer was washed with deionized water and dried under N 2.

Anschließend wurde der Wafer in einer Dispersion von Ca5(PO4)3OH (HAp) bzw. MgNH4PO4x6H2O (MAP) eingetaucht. Die Minerale HAp bzw. MAp lagen in einer Reinheit von 99% vor. Die dispergierte Phase wurde in einer Konzentration von 1 mg/ml angesetzt. Die Dispersion wurde auf 105 °C erhitzt, sodass das Lösungsmittel Wasser vollständig verdampft und beide Seiten des Silizium-Wafers vollständig durch die dispergierte Phase bzw. von den mineralischen Partikeln bedeckt wurden.The wafer was then immersed in a dispersion of Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (HAp) or MgNH 4 PO 4 × 6H 2 O (MAP). The minerals HAp and MAp were 99% pure. The dispersed phase was made up at a concentration of 1 mg / ml. The dispersion was heated to 105 ° C. so that the solvent water evaporated completely and both sides of the silicon wafer were completely covered by the dispersed phase or by the mineral particles.

Der so beschichtete Silizium-Wafer wurde an einem Halter aus Titan befestigt und unter Stickstoffatmosphäre mittels FITR-Spektroskopie analysiert. Die Temperatur wurde stufenweise von 60 °C auf 900 °C erhöht.The silicon wafer coated in this way was attached to a holder made of titanium and analyzed by means of FITR spectroscopy under a nitrogen atmosphere. The temperature was gradually increased from 60 ° C to 900 ° C.

FTIRFTIR

Die FTIR-Spektren wurden mittels eines BRUKER-VERTEX V 70 Spektrometer ausgestattet mit einem deuterierten Triglycinsulfat-Detektor aufgenommen. 1.024 Scans zwischen 7.500 und 400 cm-1 wurden mit einer Auflösung von 4 cm-1 aufgenommen.The FTIR spectra were recorded using a BRUKER-VERTEX V 70 spectrometer equipped with a deuterated triglycine sulfate detector. 1,024 scans between 7,500 and 400 cm -1 were recorded with a resolution of 4 cm -1 .

Elektrochemische ImpedanzspektroskopieElectrochemical Impedance Spectroscopy

Der beschichtete Wafer wurde vor und nach Erhitzen auf 900 °C mittels Impedanzspektroskopie (Impedance analyzer Hioki IM 3570) untersucht. Die Messung erfolgte bei Raumtemperatur im Frequenzbereich zwischen 5 Hz und 500 MHz, wobei Titanklemmkontakte mit einem Durchmesser von 1 mm verwendet wurden.The coated wafer was examined before and after heating to 900 ° C. by means of impedance spectroscopy (impedance analyzer Hioki IM 3570). The measurement was carried out at room temperature in the frequency range between 5 Hz and 500 MHz, titanium clamping contacts with a diameter of 1 mm being used.

Die Ergebnisse sind in den - zusammengefasst.The results are in the - summarized.

, und zeigen Differenz-IR-Spektren von HAp, abgelagert auf einem Silizium-Wafer in Abhängigkeit von der Temperatur. , and show differential IR spectra of HAp deposited on a silicon wafer as a function of temperature.

Bei 100 °C ist ein breites negatives Band zwischen 3.670 und 2.570 cm-1 sichtbar und die Freisetzung von CO2 kann bei 2.364 und 2.336 cm-1 beobachtet werden.At 100 ° C a broad negative band is visible between 3,670 and 2,570 cm -1 and the release of CO2 can be observed at 2,364 and 2,336 cm -1 .

Bei 200 °C ist ein positives breites Band bei 2.345 cm sichtbar sowie ein weiteres breites Band bei 3.700 cm-1 und 2.550 cm-1. Beide Banden entsprechen der Dehnungsschwingung von O-H-Gruppen. Die scharfe Bande von 2.345 cm-1 kann einer metastabilen CO2-Spezies zugeordnet werden.At 200 ° C a positive broad band is visible at 2,345 cm and another broad band at 3,700 cm -1 and 2,550 cm -1 . Both bands correspond to the stretching oscillation of OH groups. The sharp band of 2,345 cm -1 can be assigned to a metastable CO 2 species.

Die Deformationsschwingung von Wasser ist in bei .670 cm-1 zu beobachten.The deformation vibration of water is in at .670 cm -1 to observe.

Ebenfalls in sind Schwingungen von NH3 bei 1455 cm-1 zu beobachten, die einen Shift zu 1.426 cm-1 beim Erhitzen auf 400 °C zeigen.Also in oscillations of NH3 at 1455 cm -1 can be observed, which show a shift to 1426 cm -1 when heated to 400 ° C.

Bei 300 °C ist ein negatives Band bei 3.572 cm-1 zu beobachten, das den Gerüst-OH-Ionen entspricht, die an Ca-Ionen gebunden sind.At 300 ° C, a negative band can be observed at 3,572 cm -1 , which corresponds to the framework OH ions that are bound to Ca ions.

Die scharfe Bande bei 2.375 cm-1 wird negativ bei 400 °C und entspricht der Zersetzung von metastabilen Carbonat-Spezies.The sharp band at 2,375 cm -1 becomes negative at 400 ° C. and corresponds to the decomposition of metastable carbonate species.

Ferner ist ein Shift der P-O Streckschwingung bei 1.145 und 1.184 cm -1 zu niedrigeren Wellenlängen zu beobachten ( .Furthermore, a shift of the PO stretching vibration at 1,145 and 1,184 cm -1 to lower wavelengths can be observed ( .

Nach dem Verlust von Hydrat ist die Zersetzung von Carbonat bei 2.345 cm-1 in durch eine scharfe Bande zu beobachten und durch zwei schwächere Banden bei 1.420 und 1.480 cm-1 (2 B). Die Decarboxylierung ist begleitet mit dem Verlust der Ca-O-Schwingung bei 3.572 cm-1, welches ein Beleg für die Reorganisation der Hydroxyapatitstruktur ist.After the loss of hydrate, the decomposition of carbonate is at 2,345 cm -1 in observed by a sharp band and by two weaker bands at 1,420 and 1,480 cm -1 ( 2 B) . The decarboxylation is accompanied by the loss of the Ca-O vibration at 3572 cm -1 , which is evidence of the reorganization of the hydroxyapatite structure.

zeigt IR-Spektren als Funktion der Temperatur des MAp-Films, abgelagert auf dem Silicon-Wafer als Substrat. Ab 100 °C werden alle organischen Komponenten freigesetzt. Dies wird bestätigt durch eine starke Negativbande von O-H bei 3.225 cm-1, N-H bei 3.050 cm-1, H2O bei 1.645 cm-1 und N-H3 bei 1.473 cm-1. shows IR spectra as a function of the temperature of the MAp film deposited on the silicon wafer as substrate. All organic components are released from 100 ° C. This is confirmed by a strong negative band of OH at 3,225 cm -1 , NH at 3,050 cm -1 , H 2 O at 1,645 cm -1 and NH 3 at 1,473 cm -1 .

Eine starke positive Bande bei 3.685 cm-1 ab einer Temperatur von 400 °C zeigt die Protonierung der Phosphatgruppe. Dies wird auch durch die Bande der P-O-H-Bindung bei 950 cm-1 bestätigt.A strong positive band at 3,685 cm -1 from a temperature of 400 ° C shows the protonation of the phosphate group. This is also confirmed by the POH bond band at 950 cm -1 .

Bei einer Temperatur von 600 °C ist die Probe NH3 und H2O-frei. Durch die Freisetzung dieser Verbindungen wird das Phosphat durch die native SiO2-Schicht transportiert, wobei diese Phase in eine thermische SiO-Phase transformiert wird.At a temperature of 600 ° C the sample is free of NH3 and H 2 O. As a result of the release of these compounds, the phosphate is transported through the native SiO 2 layer, this phase being transformed into a thermal SiO phase.

zeigt ebenfalls ein Differential IR-Spektrum von MAp, abgelagert auf einem Silikonsubstrat als Funktion der Temperatur zwischen 600 und 700 °C. also shows a differential IR spectrum of MAp deposited on a silicone substrate as a function of temperature between 600 and 700 ° C.

zeigt ein Differential-IR-Spektrum von MAp, abgelagert auf einem Silizium-Substrat als Funktion der Temperatur zwischen 800 °C und 900 °C. Figure 10 shows a differential IR spectrum of MAp deposited on a silicon substrate as a function of temperature between 800 ° C and 900 ° C.

zeigt die einzelnen Teilschritte der Dotierung bei Temperaturerhöhung. shows the individual sub-steps of doping when the temperature increases.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Adsorptionadsorption
22
Wellenzahl (cm-1)Wave number (cm -1 )
33
Organik; Mineral; native Schicht; oxidfreies SiliziumOrganics; Mineral; native layer; oxide-free silicon
44th
Freisetzen der Organik und PhasenübergangRelease of the organic matter and phase transition
55
Transport von Phosphor in die Si-GrenzschichtTransport of phosphorus into the Si boundary layer
66th
Eindringen von Phosphor in das oxidfreie SiliziumPenetration of phosphorus into the oxide-free silicon

Claims (15)

Verfahren zum Dotieren von Halbleitern umfassend folgende Schritte: a) Reinigen eines aus Silizium bestehenden Substrats; b) b1) in Kontaktbringen des Substrats mit einer Dispersion enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel und b2) Aufbringen einer Schicht enthaltend das mindestens eine Dotierungsmittel; c) Dotieren des Halbleiters mit mindestens einem Dotierungsmittel durch Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, dass - als dispergierte Phase ein Mineral enthaltend mindestens ein Dotierungsmittel eingesetzt wird, - als Quelle für das Dotierungsmittel ein oder mehrere Stoffe ausgewählt werden aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Calciumapatit, Struvit, Monazite, Monetite, Xenotime, Fluorapatite, Chlorapatite, Pyromorfite, Welite, Chernovite, Mimetite, Hedyphane und Hydroxylapatit, - im Schritt c) ein Erhitzen auf 800 - 1.000 °C erfolgt, - zur Aufarbeitung des dotierten Substrates keine Flusssäure verwendet wirdA method for doping semiconductors comprising the following steps: a) cleaning a substrate made of silicon; b) b1) bringing the substrate into contact with a dispersion containing at least one dopant and b2) applying a layer containing the at least one dopant; c) Doping the semiconductor with at least one dopant by heating, characterized in that - a mineral containing at least one dopant is used as the dispersed phase, - one or more substances are selected as the source for the dopant from the group containing or consisting of calcium apatite, Struvite, Monazite, Monetite, Xenotime, Fluorapatite, Chlorapatite, Pyromorfite, Welite, Chernovite, Mimetite, Hedyphane and Hydroxylapatite, - in step c) heating to 800-1000 ° C, - no hydrofluoric acid is used to work up the doped substrate Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Silizium-Wafer ist.Procedure according to Claim 1 characterized in that the substrate is a silicon wafer. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Phosphor, Arsen, Bor, Stickstoff, Antimon, Aluminium, Indium und Gallium, bevorzugt Phosphor und/oder Arsen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dopant is selected from the group containing or consisting of phosphorus, arsenic, boron, nitrogen, antimony, aluminum, indium and gallium, preferably phosphorus and / or arsenic. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b1) das Substrat in die Dispersion des Dotierungsmittels eingetaucht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b1) the substrate is immersed in the dispersion of the dopant. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b2) das Dotierungsmittel durch Entfernen des Dispersionsmediums auf dem Substrat aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b2) the dopant is applied to the substrate by removing the dispersion medium. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Dispersionsmedium Wasser eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that water is used as the dispersion medium. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion des Dotierungsmittels molekulardispers oder kolloiddispers vorliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersion of the dopant is molecularly disperse or colloidally disperse. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat gleichzeitig mit mindestens zwei unterschiedlichen Dotierungsmitteln dotiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate is doped with at least two different dopants at the same time. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b1) und b2) in einem Schritt durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that steps b1) and b2) are carried out in one step. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Teilschritt von Schritt c) c1) durch eine Temperaturerhöhung von 100 auf 500 °C eine Phasentransformation der äußeren nativen SiO2-Schicht des Substrats zu einem thermischen SiO2-Oxid durchgeführt wird; und c2) die Struktur der thermischen SiO2-Schicht wird durch Metallionen aus der Quelle für das Dotierungsmittel zerstört.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a first sub-step of step c) c1) a phase transformation of the outer native SiO 2 layer of the substrate to a thermal SiO 2 oxide is carried out by increasing the temperature from 100 to 500 ° C; and c2) the structure of the thermal SiO 2 layer is destroyed by metal ions from the source for the dopant. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der thermischen SiO2-Schicht durch Metallionen aus der Quelle für das Dotierungsmittel unter Bildung einer Metall-Silikat-Phase zerstört wird.Procedure according to Claim 10 characterized in that the structure of the thermal SiO 2 layer is destroyed by metal ions from the source for the dopant with the formation of a metal-silicate phase. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Silikat-Phase eine Calcium-Silikat-Phase ist.Procedure according to Claim 11 characterized in that the metal-silicate phase is a calcium-silicate phase. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) eine Penetration des Dotierungsmittels in den oxidfreien Bereich des Silizium-Substrats durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) a penetration of the dopant into the oxide-free region of the silicon substrate is carried out. Verfahren nach Anspruch 11 mit mindestens einem der folgenden weiteren Schritten: d) Austreiben von organischen Verunreinigungen, bevorzugt durch Temperaturerhöhung auf 100 - 500 °C; e) Entfernen einer Metall-Silikat-Phase mittels Salzsäure oder Entfernung der Reste einer Metall-Silikat-Phase nach der Dotierung mittels Salzsäure und/oder f) Transport des Dotierungsmittels durch eine Metall-Silikat-Phase.Procedure according to Claim 11 with at least one of the following further steps: d) driving out organic impurities, preferably by increasing the temperature to 100-500 ° C; e) removing a metal-silicate phase by means of hydrochloric acid or removing the residues of a metal-silicate phase after doping by means of hydrochloric acid and / or f) transporting the dopant through a metal-silicate phase. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenprodukt ein Silizium-Substrat mit einer Silizium-Schicht enthaltend Metall-Ionen aus der Quelle für das Dotierungsmittel mit darüber angeordneter Phosphorschicht anfällt.Procedure according to Claim 3 characterized in that a silicon substrate with a silicon layer containing metal ions is obtained as an intermediate product from the source for the dopant with a phosphor layer arranged above it.
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