DE1040799B - Arrangement for high cleaning and / or doping of a semiconductor body - Google Patents

Arrangement for high cleaning and / or doping of a semiconductor body

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DE1040799B
DE1040799B DET13361A DET0013361A DE1040799B DE 1040799 B DE1040799 B DE 1040799B DE T13361 A DET13361 A DE T13361A DE T0013361 A DET0013361 A DE T0013361A DE 1040799 B DE1040799 B DE 1040799B
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doping
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Friedrich Wilhelm Dehmelt
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    • 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
    • C30B13/00Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/28Controlling or regulating
    • C30B13/285Crystal holders, e.g. chucks

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Hochreinigen und/oder Dopen eines Halbleiterkörpers. Sie besteht aus einem Vakuumbehälter, in dem der Halbleiterkörper nach Art des Zonenschmelzverfahrens abschnittweise geschmolzen wird,The invention relates to an arrangement for high cleaning and / or doping of a semiconductor body. she consists of a vacuum container in which the semiconductor body is in sections in the manner of the zone melting process is melted,

Stand der Technik sind das Zonenschmelzen, insbesondere das tiegelfreie Zonenschmelzen, das Schmelzen bzw. Zonenschmelzen von Halbleiterkörpern im Vakuum und Anordnungen zur Durchführung dieser Verfahren. Diese Merkmale werden in bestimmter, erfindungsgemäßer Weise miteinander und mit neuen Merkmalen kombiniert, wodurch gemäß der mit der Anordnung zu lösenden Aufgabe der unten bezeichnete besondere Reinigungseffekt zu erzielen ist.The state of the art is zone melting, in particular crucible-free zone melting Melting or zone melting of semiconductor bodies in a vacuum and arrangements for implementation this procedure. These features are in a certain way according to the invention with each other and combined with new features, whereby according to the problem to be solved with the arrangement of the below designated special cleaning effect is to be achieved.

Nach dem Stand der Technik erweist es sich als äußerst schwierig, Silizium mit einem Reinheitsgrad herzustellen, wie ihn die Halbleitertechnik erfordert, und für viele Zwecke scheidet Silizium noch als Halbleitermaterial aus, weil es sich nicht hinreichend reinigen läßt, oder es läßt sich Rohsilizium mit gewissen Verunreinigungen nicht für die Fertigung von Halbleiteranordnungen verwenden.According to the prior art, it is extremely difficult to obtain silicon with a degree of purity as required by semiconductor technology, and silicon is still used as a semiconductor material for many purposes because it cannot be cleaned sufficiently, or raw silicon can be cleaned with certain Do not use impurities in the manufacture of semiconductor devices.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Vakuumbehälter, in dem der Halbleiterkörper nach Art des Zonenschmelzen abschnittweise geschmolzen wird, aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Räumen besteht, die auf voneinander verschiedene Temperaturen einregelbar sind und in dessen ersterem der Halbleiterkörper untergebracht, insbesondere eingespannt ist.According to the invention it is proposed that the Vacuum container in which the semiconductor body is melted in sections in the manner of zone melting is made up of two communicating rooms that are different from each other Temperatures can be regulated and in the former the semiconductor body is housed, in particular clamped is.

Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, je nach dem angebrachten Auf.wand die Reinigung von beispielsweise Silizium bei völlig gradientenfreiem Dopen praktisch beliebig weit zu treiben. · Das ist insbesondere für Silizium mit den heute bekannten Verfahren nicht zu erreichen.By means of the arrangement according to the invention, it is possible, depending on the expenditure involved, the Purification of silicon, for example, with completely gradient-free doping to practically any extent to drive. · This cannot be achieved with the processes known today, especially for silicon.

Wegen der bekannten physikalischen Eigenschaften von Quarz ist es zweckmäßig, den Vakuumbehälter aus diesem Material zu machen. Grundsätzlich eignet sich natürlich jedes Material für die Herstellung des Behälters, das den anzuwendenden Temperaturen standhält und sich dabei passiv verhält.Because of the well-known physical properties of quartz, it is convenient to use the vacuum container to make of this material. In principle, of course, any material is suitable for the production of the Container that withstands the applicable temperatures and behaves passively.

Bevorzugt wird die flache Heiz- oder Induktionsspule, die zur Erzeugung einer schmalen Schmelzzone dient, so angebracht, daß sie den Vakuumbehälter von außen umgibt, weil für sie Mittel zur Bewegung und Führung vorgesehen sein müssen, die, im Innern des Behälters angebracht, die Anordnung komplizieren und die Qualität des Vakuums gefährden würden. Damit bei dieser Anordnung die Schmelzzone schmal bleibt, muß der Vakuumbehälter, der selbst von der Spule in geringem Abstand umgeben wird, einen solchen Querschnitt haben, daß er den Halbleiterkörper in geringem Abstand um-Anordnung zum Hochreinigen
und/oder Dopen eines Halbleiterkörpers
Preferably, the flat heating or induction coil, which is used to generate a narrow melting zone, is attached so that it surrounds the vacuum container from the outside, because means for movement and guidance must be provided for them, which, attached inside the container, the arrangement complicate and compromise the quality of the vacuum. So that the melting zone remains narrow in this arrangement, the vacuum container, which is itself surrounded by the coil at a small distance, must have such a cross-section that it can clean the semiconductor body at a small distance
and / or doping a semiconductor body

Anmelder:Applicant:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71
Telefunken G. mb H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Friedrich Wilhelm Dehmelt, Neu-Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden
Friedrich Wilhelm Dehmelt, Neu-Ulm / Danube,
has been named as the inventor

schließt. Hierbei werden die beiden Behälterräume am zweckmäßigsten koaxial zueinander angeordnet; sie können dabei entweder nur Bereiche unterschiedlicher Temperatur in einem einheitlichen Behälter mit durchgehend glatten Wänden, beispielsweise einem glatten Quarzrohr, sein, oder der zweite Raum des Behälters ist gegenüber dem ersten verjüngt, damit die gewünschten Temperaturverhältnisse sich auf engerem Raum noch leicht einstellen lassen.closes. Here, the two container spaces are most expediently arranged coaxially to one another; you can either only use areas of different temperatures in a uniform container consistently smooth walls, for example a smooth quartz tube, or the second room of the The container is tapered compared to the first, so that the desired temperature conditions arise Can be easily adjusted in a narrower space.

Der erste Raum des Vakuumbehälters, in dem sich der Halbleiterkörper befindet, wird bevorzugt in einem Ofen derart angeordnet, daß dieser Ofen den Behälter mit geringem Abstand umschließt, während der zweite Raum des Behälters in einem Temperaturbad angeordnet ist, das vorzugsweise durch einen Thermostaten in seiner Temperatur konstant gehalten wird.The first space of the vacuum container in which the semiconductor body is located is preferably in a furnace arranged in such a way that this furnace encloses the container with a small distance while the second space of the container is arranged in a temperature bath, which is preferably by a Thermostat is kept constant in its temperature.

Wegen seiner bekannten Vorteile, nämlich der Vermeidung von Verunreinigung und Störung des Kristallwachstums durch eine Tiegelwand, und wegen der günstiger gelegenen Flüssigkeitsoberfläche, die die Sehmelzzone allseitig umgibt, ist es besonders vorteilhaft, mit der Erfindung das tiegelfreie Zonenschmelzen anzuwenden. Weil beim tiegelfreien Zonenschmelzen ein stabförmiger Halbleiterkörper in senkrechter Lage angebracht werden muß, sind bei den vorbesprochenen bevorzugten Ausführungsformen die beiden Behälterräume dann senkrecht übereinander anzuordnen. Außerdem läßt sich beim tiegelfreien Zonenschmelzen noch ein weiterer Vorteil erzielen, indem während des Zieh Vorganges ein Stabende gedreht wird. Dadurch wird die Schmelze durchmischt, und der Materialaustausch durch die Flüssigkeitsaberfläche durch Verdampfen und Kondensieren wird beschleunigt. Es müssen dann in dem Behälter Mittel zur drehbaren Lagerung des Halbleiterkörpers vorgesehen sein; die Drehachse dieser Mittel wird zweck-Because of its well-known advantages of avoiding contamination and disruption of the Crystal growth through a crucible wall, and because of the more conveniently located liquid surface that the Surrounding the melting zone on all sides, it is particularly advantageous to use the crucible-free zone melting with the invention apply. Because with crucible-free zone melting, a rod-shaped semiconductor body in vertical Position must be attached, are in the preferred embodiments discussed above then to arrange both container spaces vertically one above the other. In addition, the crucible-free Zone melting can achieve another advantage by turning a rod end during the drawing process will. This mixes the melt and the exchange of material through the surface of the liquid it is accelerated by evaporation and condensation. There must then be funds in the container be provided for the rotatable mounting of the semiconductor body; the axis of rotation of these funds is

ffl» 657/339ffl »657/339

3 43 4

mäßig durch einen Simmerring aus dem Vakuum- führungsbeispiel erläutert, wie es in der Zeichnungmoderately explained by a Simmerring from the vacuum guide example, as shown in the drawing

behälter herausgeführt. gezeigt ist. In einem Ofen 1 in den die Heizwick-container led out. is shown. In an oven 1 in which the heating coil

Um das Einsetzen und Entfernen des Halbleiter- lungen 2 eingelegt sind, befindet sich ein evakuiertes körpers oder eines Dopmittelvorrats oder das Ent- Quarzgefäß 3 bei einer vorgegebenen Temperatur. In fernen niedergeschlagener Verunreinigungen zu er- 5 Längsrichtung über das Gefäß 3 verschiebbar ist die leichtern, wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh- Heizspule 4 angeordnet. Das Gefäß 3 taucht mit rungsform zum Zwecke der Halterung des Halbleiter- seinem unteren, etwas verjüngten Ende in einen Bekörpers an einem oder an beiden Enden des ersten halter 5 mit einem Flüssigkeitsbad 6, das durch Vakuumbehälterraumes eilt Einsatzkörper vorgesehen, einen Thermostaten auf einer konstanten Temperatur der seinerseits in die Form des Vakuumbehälters, in io von rund 100° C gehalten wird. Unten im Gefäß 3 bedem gegebenenfalls dazu geeignete Profile vorhanden findet sidh ein Stück Phosphor 7, das die Temperatur sind, eingepaßt ist. Befindet sich ein solcher Einsatz- des Bades 6 hat. Im Gefäß 3 befindet sich eine Haltekorper an der Verbindungsstelle zwischen den beiden vorrichtung 8 mit Durchbohrungen 9, in die ein Impf-Behälterräumen, so muß er hinreichend weite OfE- kristall 10 aus Silizium eingesetzt worden ist. Innernungen für den Durchtritt der Dämpfe von dem 15 halb der Heizspule 4 ist eine schmale Zone 11 geeinen Raum in den anderen l>esitzen. schmolzenen Siliziums. Die Schmelzzone 11 ist mitIn order to insert and remove the semiconductor lungs 2 are inserted, there is an evacuated one body or a dopant supply or the Ent- quartz vessel 3 at a predetermined temperature. In distant deposited impurities can be moved in the longitudinal direction over the vessel 3 easier, is arranged according to a preferred embodiment heating coil 4. The vessel 3 is also immersed Rung form for the purpose of holding the semiconductor its lower, slightly tapered end in a body at one or both ends of the first holder 5 with a liquid bath 6 that passes through Vacuum container space rushes insert body provided, a thermostat at a constant temperature which in turn is kept in the shape of the vacuum container at around 100 ° C. Beem at the bottom in vessel 3 If necessary, suitable profiles are available. There is a piece of phosphorus 7 that shows the temperature are fitted. If there is such an insert, the bath 6 has. In the vessel 3 there is a holding body at the junction between the two device 8 with through holes 9 into which a vaccination container spaces, so it must have a sufficiently wide furnace crystal 10 made of silicon. Reminiscences for the passage of the vapors from the 15 half of the heating coil 4, a narrow zone 11 is common Room in the other seats. molten silicon. The melting zone 11 is with

Beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Anordnung der Heizspule 4 verschiebbar. Oberhalb der Schmelzwird stets der erste Behälterraum, in dem sich der zone 11 befindet sich der Stab aus dem Ausgangs-Halbleiterkörper befindet,-wärmer gehalten als der material 12, das beispielsweise polykristallines, vorzweite Behälterraum. Soll die Anordnung zum Hoch- 20 gereinigtes Silizium ist. Dieser Stab 12 ist oben in reinigen eines Halbleiterkörpers verwendet werden, so die auf die aufgeschmolzenen Vorsprünge 13 des Gemüssen die Wandungen de? beiden Räume auf solchen fäßes 3 gelagerte Haltevorrichtung 14 eingespannt,
unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, daß Bei der Durchführung des Verfahrens wird zudas aus der Schmelzzone^herausdiffundierende Ver- nächst der Phosphor 7, der Impfkristall 10 und darauf unreinigungsmaterial sich lediglich an der Innenwand 25 aufliegend das Ausgangsmaterial 12 aus Silizium in des zweiten, den Halbleiterkörper nicht enthaltenden die Apparatur eingebracht, das Gefäß 3 evakuiert und Raumes niederschlägt. Dieses Verfahren gestattet es, verschlossen und die Temperaturen im Ofen 1 und im die Schmelzzone mehrfach durch den Halbleiter- Bad 6 eingeregelt. Da sich der Phosphor 7 an der körper wandern zu lassen, ohne daß beim wieder- kältesten Stelle des Gefäßes 3 befindet, stellt sich im holten Durchlaufen von der Gefäßwand erneut dort 30 ganzen Gefäß 3 der Phosphordampfdruck ein, den niedergeschlagenes Verunreinigungsmaterial ver- Phosphor bei der Temperatur an jener Stelle hat. dampft und dadurch den Dampfdruck einen gewissen Dann wird die Stelle, an der der Impfkristall 10 das Wert nicht unterschreiten läßt, audh daß Verunreini- Ausgangsmaterial 12 berührt, durch Heizung mittels gungsmaterial sich gar auf einer anderen Stelle des der Heizspule 4 über eine schmale Zone 11 zum Halbleiterkörpers wieder niederschlägt. Wenn also bei 35 Schmelzen gebracht, wobei zunächst auch etwas bekannten Verfahren beim Zonenschmelzen im Material vom Impfkristall abschmilzt. Diese Phase Vakuum das Abdampfen von Verunreinigungen als des Verfahrens ist gerade in der Figur gezeigt. Die dort bisher nicht berücksichtigter Nebeneffekt mit auf- Schmelzzone 11 wird jetzt durch entsprechende Begetreten ist, so ist die Wirkung des hier behandelten wegung der Heizspule 4 langsam von unten nach oben Verfahrens doch nicht mit eingetreten. 40 durch den Stab aus Ausgangsmaterial 12 bis dicht an '- Soll die Anordnung zum Dopen eines Halbleiter- die Haltevorrichtung 14 herangeführt. Über der körpers verwendet werden, so wird das Dopmittel in Flüssigkeitsoberfläche der Schmelzzone 11 stellt sich dem zweiten (kälteren) der beiden Räume unter- von allen im Ausgangsmaterial enthaltenen und in der gebracht und die Temperatur dieses Raumes derart Schmelze gelösten Beimengungen der zu Konzengewählt, daß sich in den beiden Räumen der für die 45 tration und Temperatur gehörige Dampfdruck für gewünschte Dotierung -erforderliche Dampfdruck des jede Beimengung unabhängig ein. Da sich die Anord-Dopmittels einstellt. nung im Vakuum befindet, können sich die Partial-. Das Dopen und Reinigen lassen sich schließlich drücke aller vorhandenen Dämpfe, also von Verunauch gleichzeitig ausführen, wenn der kältere Raum reinigungen wie vom Dopmittel, verhältnismäßig so kalt sein kann, daß sich die Verunreinigungen dort 50 schnell über das ganze Gefäß 3 ausbreiten. Dabei beniederschlagen und das Dopmaterial (beispielsweise steht bekanntlich zwischen Dopmitteldampfdruck und Phosphor) bei dieser Temperatur noch einen hin- Verunreinigungsdampfdruck keinerlei Wechselwirreichend großen Dampfdruck hat. kung, d. h. der eine Dampf breitet sich so aus, als ob ' Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß bei der andere überhaupt nicht vorhanden wäre. Am einem durchgeführten Zonenschmelzen neben den hier 55 kalten Ende, an der Stelle, wo sich der Phosphor 7 besprochenen Effekten stets noch der bereits bekannte befindet, tritt Kondensation an der Gefäßwand ein. SeggregationsefFekt zur Reinigung des Halbleiter- Die im Ausgangssilizium vorhandenen Beimengungen körpers mitwirkt. Der hier beschriebene Effekt ist (beispielsweise Zink) haben bei der am kalten Gefäßalso immer mit dem Seggregationseffekt kombiniert. ende vorhandenen Temperatur einen verschwindenden
When using the arrangement according to the invention, the heating coil 4 is displaceable. Above the melt, the first container space, in which the zone 11 is located, the rod from the starting semiconductor body is located, is always kept warmer than the material 12, the, for example, polycrystalline, second container space. Should the arrangement be for highly purified silicon. This rod 12 is to be used in cleaning a semiconductor body above, so that the walls de? clamped holding device 14 mounted on such a vessel 3 in both rooms,
different temperatures are maintained, so that when the method is carried out, the next diffusing out of the melting zone ^ the phosphor 7, the seed crystal 10 and the impurity material lying thereon are merely resting on the inner wall 25, the starting material 12 made of silicon in the second, not the semiconductor body containing the apparatus introduced, the vessel 3 evacuated and precipitated space. This method makes it possible to seal and regulate the temperatures in the furnace 1 and in the melting zone several times through the semiconductor bath 6. Since the phosphorus 7 can migrate on the body without being at the coldest point of the vessel 3, the phosphorus vapor pressure is again set up there when the vessel 3 passes through the vessel 3 Temperature at that point. Then the point at which the seed crystal 10 does not fall below the value, audh that impurities touches the starting material 12, is even at another point of the heating coil 4 over a narrow zone 11 by heating by means of transmission material to the semiconductor body is reflected again. So when brought to 35 melts, whereby initially also something known method with zone melting melts in the material from the seed crystal. This phase of vacuum evaporation of impurities as the process is just shown in the figure. The side effect with the melting zone 11, which has not been taken into account so far, is now entered by a corresponding step, so the effect of the movement of the heating coil 4 dealt with here slowly from the bottom to the top has not occurred. 40 through the rod of starting material 12 to close to '- the arrangement for doping a semiconductor - the holding device 14 is brought up. Above the body, the dopant in the liquid surface of the melting zone 11 is placed below the second (colder) of the two spaces of all the admixtures contained in the starting material and brought into the, and the temperature of this space is chosen in such a way that the admixtures dissolved in the melt The vapor pressure required for the desired doping - the required vapor pressure of each admixture - is set independently in the two spaces for the tration and temperature. As the Dopmittel adjusts itself. tion is in a vacuum, the partial. The doping and cleaning can finally pressures of all vapors that are present, that is to say from Verunauch, at the same time when the colder room cleaning such as from the dopant can be so cold that the impurities spread quickly over the entire vessel 3 there. In the process, the doping material (for example, it is known to be between dopant vapor pressure and phosphorus) at this temperature still has an impurity vapor pressure which has no mutually high vapor pressure. kung, that is, the one vapor spreads out as if 'Finally, it should be pointed out that the other does not exist at all. At a zone melting that has been carried out next to the cold end here, at the point where the already known effects are still located, the phosphorus 7, condensation occurs on the vessel wall. Segregation effect for cleaning the semiconductor body. The effect described here (e.g. zinc) has always been combined with the segregation effect in the case of the cold vessel. the existing temperature a vanishing one

Ferner ist das Dopen durch den Seggregationseffekt 60 Dampfdruck und scheiden sich dort quantitativ ab. bekannt, wenn die Seggregationskonstante des Dop- Auf diese Weise wird das Silizium von allen Beimittels klein gegen Eins ist; das Dopmittel wird dann mengungen, deren Dampfdruck im geschmolzenen der Anfangsschmelzzone beigegeben und beim Durch- Silizium größer ist als der des geschmolzenen SiIiwandern der Schmelzzone durch den Kristall in ziums: gereinigt. Zu diesem Reinigungseffekt tritt diesem verteilt. Dieses Dopen durch den Seggre- 65 noch der bekannte Zonenreinigungseffekt hinzu, gationseffekt läßt sich natürlich auch kombinieren mit Gleichzeitig herrscht aber im ganzen Gefäß, insbesondere hier beschriebenen Hochreinigen oder mit dem dere also über der Flüssigkeitsoberfläche an der Dojpen durch Eindampfen, wenn zwei verschiedene Stelle 11, der Phosphor dampf druck, den Phosphor bei Dopmittel gleichzeitig eingebracht werden sollen. der Temperatur an der Stelle 7 hat. Dadurch diffun-Furthermore, doping is vapor pressure due to the segregation effect 60 and is quantitatively separated there. known if the constant of segregation of Dop- In this way the silicon of all admixtures is small towards unity; the Dopmittel mengungen is then, added to the vapor pressure of the molten zone and the initial melting when passing silicon is greater than that of the molten SiIiwandern the molten zone through the crystal in ziums: purified. This cleaning effect occurs in a distributed manner. This doping through the segregation, plus the well-known zone cleaning effect, can of course also be combined with At the same time, however, there is high cleaning in the whole vessel, in particular the high cleaning described here, or with the other, i.e. above the liquid surface at the dojpen by evaporation, if two different points 11 , the phosphorus vapor pressure that phosphorus should be introduced at the same time with dopants. the temperature at point 7 has. This diffuse

Die Erfindung wird nun an einem bevorzugten Aus- 70 diert etwas Phosphor in die Schmelze ein und derThe invention is now incorporated in a preferred embodiment of some phosphorus in the melt

Dampfdruck bestimmt die Konzentration, mit der der Phosphor in die Schmelze gelangt und in den Kristall mit eingebaut wird. Da der Phosphordampfdruck konstant gehalten wird, baut sich der Phosphor stets mit gleicher Menge, d. h. gradientenfrei ein. Weil beim ersten Durchwandern der Schmelzzone weder alle Fremdstoffe vollkommen aus dem Silizium entfernt noch der Phosphor mit der vorgesehenen Endkonzentration eingebaut wird, durchläuft die Schmelzzone den Stab mehrfach. Bei jedem Durchlaufen wird dabei der Stab von einem Teil seiner Beimengungen befreit; es ist dabei nur eine Frage des Aufwandes, wie oft die Schmelzzone den Stab durchläuft. Dieses Durchlaufen kann praktisch beliebig oft wiederholt werden, wobei das Silizium dann einen beliebigen Reinheitsgrad, bzw. in Gegenwart von Phosphordampf vorgegebenen Druckes eine bestimmte Phosphorkonzentration erreichen wird; in der Praxis wird die Schmelzzone rund 5- bis lOmal durch den Stab ge- · führt. Nach Beendigung dieses Verfahrens kühlt die Apparatur ab, der Stab wird herausgenommen; die nicht behandelten Enden, wo der Stab eingespannt war, werden abgesägt.Vapor pressure determines the concentration with which the phosphorus gets into the melt and into the crystal is built in. Since the phosphorus vapor pressure is kept constant, the phosphorus always builds up with it same amount, d. H. gradient-free. Because when you first walk through the melting zone, neither all of them The phosphorus with the intended final concentration completely removes foreign matter from the silicon is installed, the melting zone passes through the rod several times. Each time it is run through, it will the rod freed from some of its admixtures; it is only a question of the effort and expense how often the melting zone passes through the rod. This cycle can be repeated practically any number of times The silicon can then be of any degree of purity or in the presence of phosphorus vapor given pressure will reach a certain concentration of phosphorus; in practice will the melting zone about 5 to 10 times through the rod leads. After completion of this process, the apparatus cools down, the rod is removed; the untreated ends, where the rod was clamped, are sawn off.

Dieses mit der Zeichnung beschriebene Beispiel ist gerade so gewählt, daß das Dopen und Reinigen gleichzeitig erfolgen kann. Das kann mit sonst denselben Verfahrensschritten und derselben Anordnung auch getrennt vor sich gehen.This example described with the drawing is just chosen so that doping and cleaning can be done simultaneously. This can otherwise be done with the same procedural steps and the same arrangement also go on separately.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE: 3<>PATENT CLAIMS: 3 <> 1. Anordnung zum Hochreinigen und/oder Dopen eines Halbleiterkörpers, bestehend aus einem Vakuumbehälter, in dem der Halbleiterkörper nach Art des Zonenschmelzverfahrens abschnittweise geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Räumen besteht, die auf voneinander verschiedene Temperaturen einregelbar sind und in dessen ersterem der Halbleiterkörper untergebracht, insbesondere eingespannt ist.1. Arrangement for high cleaning and / or doping of a semiconductor body, consisting of a vacuum container in which the semiconductor body is in sections in the manner of the zone melting process is melted, characterized in that the container consists of two interconnected spaces, which on mutually different temperatures can be regulated and in the former the semiconductor body housed, in particular clamped. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter aus Quarz besteht.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the vacuum container made of quartz consists. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter einen solchen Querschnitt besitzt, daß er den Halbleiterkörper in geringem Abstand umschließt und daß eine flache Heiz- oder Induktionsspule zur Erzeugung der Schmelzzone vorgesehen ist, die den Vakuumbehälter von außen umgibt.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the vacuum container a has such a cross-section that it encloses the semiconductor body at a small distance and that a flat heating or induction coil is provided to generate the melting zone, which the Surrounds the vacuum container from the outside. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des tiegelfreien Zonenschmelzen in dem Behälter Mittel zur drehbaren Lagerung des Halbleiterkörpers vorgesehen sind und daß die Drehachse dieser Mittel durch einen Simmerring aus dem Vakuumbehälter herausgeführt ist.4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that for the purpose of the crucible-free Zone melting is provided in the container means for the rotatable mounting of the semiconductor body are and that the axis of rotation of these means led out through a Simmerring from the vacuum container is. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Raum des Vakuumbehälters, in dem sich der Halbleiterkörper befindet, in einem Ofen derart angeordnet ist, daß dieser Ofen den Behälter mit geringem Abstand umschließt.5. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the first Space of the vacuum container in which the semiconductor body is located, arranged in this way in a furnace is that this furnace encloses the container with a small distance. 6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum des Vakuumbehälters in einem Temperaturbad angeordnet ist, das vorzugsweise durch einen Thermostaten in seiner Temperatur konstant gehalten wird.6. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the second space of the vacuum container is arranged in a temperature bath, which is preferably is kept constant in its temperature by a thermostat. 7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behälterräume senkrecht übereinander angeordnet sind.7. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the two Container spaces are arranged vertically one above the other. 8. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behälterräume koaxial zueinander angeordnet sind.8. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the two Container spaces are arranged coaxially to one another. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum des Behälters gegenüber dem ersten Raum verjüngt ist.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the second space of the container is tapered compared to the first room. 10. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Herstellung des Halbleiterkörpers an einem oder an beiden Enden des ersten Vakuumbehälterraumes ein Einsatzkörper vorgesehen ist, der seinerseits in die Form des Vakuumbehälters, in dem gegebenenfalls dazu geeignete Profile vorhanden sind, eingepaßt ist.10. The arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that for Purpose of producing the semiconductor body at one or both ends of the first vacuum container space an insert body is provided, which in turn is in the shape of the vacuum container, in which, if necessary, suitable profiles are available. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Behälterräumen ein Einsatzkörper vorgesehen ist, der hinreichend weite öffnungen für den Durchtritt der Dämpfe von dem einen Raum in den anderen besitzt.11. Arrangement according to claim 10, characterized in that that an insert body is only provided at the junction between the two container spaces, which is sufficient has wide openings for the passage of vapors from one room to the other. 12. Verfahren zum Hochreinigen eines Halbleiterkörpers durch mehrfache Anwendung des Zonenschmelzverfahrens in einer Anordnung nach Anspruch 1 und gegebenenfalls der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der beiden Räume auf solchen unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, daß das aus der Schmelzzone herausdiffundierende Verunreinigungsmaterial sich lediglich an der Innenwand des zweiten, den Halbleiterkörper nicht enthaltenden Raumes niederschlägt.12. A method for high-purification of a semiconductor body by multiple use of the Zone melting process in an arrangement according to claim 1 and optionally claims 2 to 11, characterized in that the walls of the two rooms on such different Temperatures are maintained that the contaminant material diffusing out of the melting zone only on the inner wall of the second, which does not contain the semiconductor body The room. 13. Verfahren zum Dopen eines Halbleiterkörpers unter Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 1 und gegebenenfalls der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dopmaterial in dem zweiten der beiden Räume untergebracht wird, daß die Temperatur dieses Raumes derart gewählt wird, daß sich in den beiden Räumen der für die gewünschte Dotierung erforderliche Dampfdruck des Dopmittels einstellt und daß der den Halbleiterkörper enthaltende erste Raum auf einer höheren Temperatur als der zweite Raum gehalten wird.13. A method for doping a semiconductor body using an arrangement according to Claim 1 and optionally claims 2 to 11, characterized in that the doping material in the second of the two rooms is housed that the temperature of this room is chosen in such a way that there is the one required for the desired doping in the two spaces Adjusts the vapor pressure of the dopant and that the first containing the semiconductor body Room is kept at a higher temperature than the second room. 14. Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichzeitigen Reinigen und Dotieren des Halbleiterkörpers ein Dopmaterial von hinreichend großem Dampfdruck, z. B. Phosphor, verwendet wird.14. The method according to claim 12 and 13, characterized in that for simultaneous Cleaning and doping the semiconductor body with a doping material with a sufficiently high vapor pressure, z. B. phosphorus is used. 15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigting und/oder das Dopen des Halbleiterkörpers mit einer gleichzeitigen Dopmittel verteilung durch den Seggregationseffekt beim Zonenschmelzen kombiniert wird.15. The method according to claim 12 to 14, characterized in that the cleaning and / or the Doping the semiconductor body with a simultaneous dopant distribution through the segregation effect is combined during zone melting. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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DE1100820B (en) * 1959-08-07 1961-03-02 Siemens Ag Device for the production of semiconductor arrangements by doping semiconductor bodies from the gas phase and method using such a device
DE1165882B (en) * 1960-02-05 1964-03-19 Philips Patentverwaltung Device for executing rotary movements on rod-shaped bodies, in particular on semiconductor bodies

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