DE1061905B

DE1061905B - Method for producing a semiconductor body with p-n junctions

Info

Publication number: DE1061905B
Application number: DEG21101A
Authority: DE
Inventors: Abraham Isaac Mlavsky; Stanley Edwin Bradshaw
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Priority date: 1955-12-15
Filing date: 1956-12-14
Publication date: 1959-07-23

Description

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit p-n-Ubergängen Die Erfindung betrifft einVerfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers für Richtleiter, Transistoren od. dgl., bei dem eine schmelzflüssige Siliciummasse fortschreitend erstarrt und bei dem wenigstens ein Übergang zwischen Bereichen, die merklich unterschiedliche elektrische Leitfähigkeitskennwerte, z. B. p-n-Übergang oder n-i-Übergang, haben, in dem entstehenden Körper erzielt wird.Method for producing a semiconductor body with p-n junctions The invention relates to a method for producing a semiconductor body for directional conductors, Transistors or the like, in which a molten mass of silicon progressively solidified and with at least one transition between areas that are noticeably different electrical conductivity values, e.g. B. p-n junction or n-i junction, is achieved in the resulting body.

BekannteVerfahren dieser Art haben normalerweise entweder den Zusatz von wenigstens einer Verunreinigung zu dem schmelzflüssigen Stoff während seiner Erstarrung oder Änderung der Erstarrungsgeschwindigkeit eingeschlossen, um den wirksamen Verteilungskoeffizienten wenigstens eines in dem schmelzflüssigen Stoff gegenwärtigen Dotierungsmaterials bzw. Aktivatormaterials zu ändern. Diese beiden verschiedenen Verfahrensmöglichkeiten haben den Nachteil, daß der gesamte Aktivatorgehalt des schmelzflüssigen Stoffes vergrößert wird, wobei dieser Nachteil besonders schwerwiegend ist, wenn eine große Anzahl Übergänge in dem entstehenden Körper erzeugt werden soll.Known methods of this type usually have either the addition of at least one impurity to the molten substance during its Solidification or change in the rate of solidification included in order to be effective Distribution coefficients of at least one present in the molten substance To change doping material or activator material. These two different Process options have the disadvantage that the entire activator content of the molten substance is enlarged, this disadvantage being particularly serious is when a large number of transitions are created in the resulting body target.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der erläuterten Art, das in dieser Hinsicht verbessert ist.The object of the invention is to create a method of the explained Kind of improved in that regard.

Diese Verbesserung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß wenigstens ein solcherLeitungstyp-Übergang dadurch auftritt, daß während der Erstarrung dieVerdampfung einer merklichen Antimonmenge, mit welcher vorher das schmelzflüssige Silicium dotiert wurde, aus dem schmelzflüssigen Silicium herb-eigeführt wird.This improvement is achieved according to the invention in that at least such a conduction type transition occurs because evaporation occurs during solidification a noticeable amount of antimony, with which the molten silicon is previously doped from which molten silicon is brought out.

Antimon wirkt als Donator in Silicium. und somit kann abhängig von der verdampften Antimonmenge und der Natur des gesamten Aktivatorgehaltes des schmelzflüssigen Siliciums unmittelbar vor der Verdampfung des Antimons der p-n-Übergang oder der n-n-Übergang, d. h. von n-Silicium mit verhältnismäßig geringem spezifischem Widerstand auf n-Silicium mit verhältnis.mäßighohem spezifischem Widerstand oder p-p, d. h. von: p-Silicium mit verhältnismäßig hohem spezifischem Widerstand auf p-Silicium mit verhältnismäßig niedrigem spezifischem Widerstand entstehen, wobei der unmittelbar vor der Verdampfung des Antimons erstarrte Stoff in jedem Falle zu der erstgenannten Art gehört.Antimony acts as a donor in silicon. and thus can depend on the amount of antimony vaporized and the nature of the total activator content of the molten one Silicon immediately before the evaporation of the antimony the p-n junction or the n-n junction, d. H. of n-type silicon with a relatively low specific resistance on n-silicon with a relatively high specific resistance or p-p, i.e. H. from: p-silicon with relatively high resistivity to p-silicon arise with a relatively low specific resistance, the immediate Before the evaporation of the antimony, substance solidified into the former in each case Kind of heard.

Ein scharfer Übergang kann, dadurch hervorgerufen werden, daß die Grenzfläche zwischen dem festen und schmelzflüssigen Silicium während der Verdampfung des Antimons stationär gehalten wird, oder aber es kann auch ein abgestufter Übergang dadurch erzielt werden, daß man einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil des schmelzflüssigen: Siliciums während der Verdampfung des Antimons erstarren läßt.A sharp transition can be caused by the Interface between the solid and molten silicon during evaporation of the antimony is kept stationary, or there can also be a gradual transition can be achieved by having a relatively small fraction of the molten: Silicon solidifies during the evaporation of the antimony.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bewirkt, daß eine Reihe Übergänge in der oben angebenen Weise bei verschiedenen Stufen während der Erstarrung auftreten, wobei Antimon dem schmelzflüssigen Silicium in angemessenen Stufen während des Eistarrens zugesetzt wird, so daß die Konzentration des Antimons in dem schmelzflüssigen Silicium unmittelbar vor j edem Verdampfungsvorgang im wesentlichen denselben Wert hat, und wobei die Verdampfungsvoirgänge so durchgeführt werden, daß die Antimonkouzentration in dem schmelzflüssigen Silicium unmittelbar nach jedem Vordampfungsvorgang im wesentlichen denselben Wert hat, der auch Null sein kann.In a preferred embodiment of the invention it is effected that during a series of transitions in the manner indicated above at different stages solidification occur, with antimony being in proportion to the molten silicon Stages during the ice setting is added so that the concentration of the antimony in the molten silicon immediately prior to each evaporation process has the same value, and the evaporation processes are carried out in such a way that that the antimony concentration in the molten silicon immediately after each Pre-evaporation process has essentially the same value, which can also be zero.

Nach einem Merkmal der Erfindung werden in einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers, bei dem eine schmelzflüssige Siliciummasse fortschreitend verfestigt wird odererstarrt die folgendenVerfahrensschritte wiederholt in der, aufgezählten Reihenfolge durchgeführt: 1. Verfestigen eines Teiles des schmelzflüssigen Siliciums zu einer Zeit, wenn sein Aktivatorgehalt derart ist, daß das erstarrende Silicium p-Leitfähig, keit hat; -2. zu dem schmelzflüssigen Silicium eine Antimonmenge zusetzen, die ausreicht, um eine Umkehr des Leitfähigkeitstyps des erstarrenden Siliciums herbeizuführen; 3. Erstarrenlassen eines weiteren Teiles des schmelzflüssigen Siliciums und Anhalten der Erstarrung unter solchen Bedingungen und über einen solchen Zeitraum, daß im wesentlichen das gesamte, in dem schmelzflüssigen Silicium übriggebliebeneAntimon aus diesem verdampft.According to a feature of the invention are in a method of manufacturing a semiconductor body in which a molten silicon mass progressively solidifies or solidifies the following process steps repeated carried out in the order listed: 1. Solidification of part of the molten liquid Silicon at a time when its activator content is such that the solidifying Silicon has p-conductivity; -2. to the molten silicon an amount of antimony add sufficient to reverse the conductivity type of the solidifying Bring about silicon; 3. Solidifying another part of the molten liquid Silicon and stopping the solidification under and above such conditions Period that substantially all of the antimony remaining in the molten silicon evaporated from this.

Ein Verfahren nach der Erfindung wird nun als Beispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben, die eine Seitenansicht einerVorrichtung zum Herstellen von Einkristallen aus Silicium ist, wobei Teile weggebrochen sind, um innere Einzelheiten zu zeigen, die teilweise geschnitten dargestellt sind.A method according to the invention will now be related as an example with the drawing showing a side view of an apparatus for manufacturing of single crystals of silicon, with parts broken away to reveal internal details to show, which are shown partially in section.

DieVorrichtungbesitzt eine hermetisch abgedichtete Ummantelung oder Gehäuse, das von einem röhrenförmigen Metallteil 1 gebildet wird, mit dessen Enden eine obere Metallplatte 2 bzw. eine untere Metallplatte 3 -dicht verbunden ist. An der oberen Platte 2 ist ein Rohr 4 dicht angebracht, in dessen äußerem Ende in dichter Weise ein: Quarzfenster (in der Zeichnung nicht erkennbar) sitzt, durch das die in dem Gehäuse durchgeführten Arbeitsgänge beobachtet werden können. Das Gehäuse ist mit einer Pumpanlage (nicht gezeigt) durch ein Pumprohr 5 verbunden, das an ein Vakuummeter 6 angeschlossen, ist.The device has a hermetically sealed enclosure or Housing formed by a tubular metal part 1 with its ends an upper metal plate 2 or a lower metal plate 3 is connected -tightly. A tube 4 is tightly attached to the upper plate 2, in the outer end of which in dense way: quartz window (not visible in the drawing) sits through that the operations carried out in the housing can be observed. That The housing is connected to a pump system (not shown) by a pump tube 5, which is connected to a vacuum meter 6.

Innerhalb des Gehäuses ist ein runder zylindrischer Schmelztiegel 7 aus reinem geschmolzenem Quarz angeordnet, der innerhalb eines runden zylindrischen Graphitbechers 8 sitzt, der. als elektrischer Widerstandsheizkörper dient. Der Becher 8 ist in einem Stück mit einer nach unten verlaufenden runden zylindrischem: Graphitrarndleiste 9 ausgebildet, die in Längsrichtung geteilt ist, so, daß zwei halbzylindrische Teile entstehen, in,denen jeweils ein Schlitz ausgebildet ist. In diesen paßt ein Ende eines Paares halbzylindrischer Graphitelemente 10 und 11 hinein, die als Tragstützen und als ein Teil des Zuführungssystems für das Heizelement 8 dienen. Die Elemente 10 und 11 sind selbst an Metallstäben 12 und 13' angeordnet, die ihrerseits an Metallschrauben 14 und .15 befestigt sind, die abgedichtet durch die untere Platte 3 verlaufen, so daß sie elektrisch .davon isoliert sind. Der Schmelztiegel 7 und das Heizelement 8 sind von einem wärmereflektierenden Metallabschirmsystem 16 umgeben, und eine weitere wärmereflektierende Abschirmplatte 17 ist innerhalb der Randleiste 9 angeordnet. Das Abschirmsystern 16 und die Platte 17 werden von Quarzstäben 18 und 19 getragen, die auf einem Metallarmstern (nicht in der Zeichnung erkennbar) angeordnet sind, der sich durch die Öffnung des Pumprohres. 5 erstreckt. Beim Betrieb der Vorrichtung wird die Temperatur des Heizelementes 8 mittels eines Edelmetallthermoelementes gemessen, zu dem die Elemente 20 und 21 gehören, wobei die warme Lötstelle des Thermeelementes dicht an der Basis des Heizelementes 8 angeordnet ist und die kalte -Lötstelle des Therrnoelementes. (nicht dargestellt) in schmelzendem Eis gehalten wird. Außerdem wird zur Betätigung eines Anzeigeinstrumentes (nicht gezeigt) die von dem Thermoelement erzeugte Spannung einer Regeleinheit (nicht gezeigt) zugeführt, welche ,die Temperatur des Heizelementes 8 bei jeder, gewünschten Einstellung durch selbsttätige Regelung der Stromversorgung des Heizelementes 8 im wesentlichen konstant halten kann.Inside the housing is a round cylindrical crucible 7 made of pure molten quartz, which sits within a round cylindrical graphite cup 8, the. serves as an electrical resistance heater. The cup 8 is formed in one piece with a downwardly extending round cylindrical graphite molding 9, which is divided in the longitudinal direction, so that two semi-cylindrical parts are formed in each of which a slot is formed. One end of a pair of semi-cylindrical graphite elements 10 and 11, which serve as support supports and as part of the feed system for the heating element 8, fit therein. The elements 10 and 11 are themselves arranged on metal rods 12 and 13 ', which in turn are attached to metal screws 14 and .15 which extend in a sealed manner through the lower plate 3 so that they are electrically isolated from them. The crucible 7 and the heating element 8 are surrounded by a heat-reflecting metal shielding system 16, and a further heat-reflecting shielding plate 17 is arranged within the edge strip 9. The shielding system 16 and the plate 17 are carried by quartz rods 18 and 19 which are arranged on a metal arm star (not visible in the drawing) which extends through the opening of the pump tube. 5 extends. During operation of the device, the temperature of the heating element 8 is measured by means of a noble metal thermocouple, to which the elements 20 and 21 belong, the warm soldering point of the thermal element being arranged close to the base of the heating element 8 and the cold soldering point of the thermal element. (not shown) is kept in melting ice. In addition, to operate a display instrument (not shown), the voltage generated by the thermocouple is fed to a control unit (not shown), which can keep the temperature of the heating element 8 essentially constant at any desired setting by automatically regulating the power supply to the heating element 8.

Die Vorrichtung enthält auch einen Halter für einen Silicium-Impfkristall, der in Form eines senkrecht verlaufenden Stabes 22 ausgebildet ist, an dessen unterem Ende ein Futter 23 befestigt ist. Der Stab 22 verläuft durch eine Stopfbü chsenbrille 24 in der oberen Platte 2 und ist senkrecht beweglich und um seine Längsachse mittels eines .geeigneten Mechanismus (nicht dargestellt) drehbar. Die Vorrichtung enthält weiterhin ein gebogenes Quarzrohr 25, das durch eine Stopfbüchse 26 in der oberen Platte 22 verläuft und dessen unteres Ende in gleicher Höhe mit dem Tiegel 7 abschließt. Das obere Ende des Rohres 25 ist an einer Quarzhaube 27 abgedichtet, durch die eine Trennwand 28 mit einer Öffnung 29 verläuft. Das obere Ende der Haube 27 ist durch eine Quarzplatte 30 geschlossen, die mit einem Quarzflansch 31 zusammengepa.ßt ist, der an dein Ende der Haube 27 ausgebildet ist, wobei die Paßflächen der Platte 30 und des Flansches 31 geschmiert werden, um eine wirksame Abdichtung zwischen ihnen aufrechtzuerhalten. Die Platte 30 ist mit einem Knopf 32 versehen, mittels dem sie auf dem Flansch 31 gedreht werden kann, und ist durch einen Stab 33 mit einer Platte 34 verbunden, die auf der Trennwand 28 ruht und in der eine Reihe Öffnungen, z. B. 35, in Abstand längs eines Kreises ausgebildet sind, dessen Mittelpunkt auf der Achse des Stabes 33 liegt.The device also contains a holder for a silicon seed crystal, which is designed in the form of a vertically extending rod 22, on the lower End a lining 23 is attached. The rod 22 runs through a Stopfbü chsenbrille 24 in the upper plate 2 and is vertically movable and means about its longitudinal axis a suitable mechanism (not shown) rotatable. The device contains furthermore a curved quartz tube 25, which is through a stuffing box 26 in the upper Plate 22 extends and its lower end is flush with crucible 7. The upper end of the tube 25 is sealed to a quartz hood 27 through which a Partition wall 28 with an opening 29 runs. The upper end of the hood 27 is through a quartz plate 30 closed which is matched with a quartz flange 31, which is formed at the end of the hood 27, the mating surfaces of the plate 30 and the flange 31 are lubricated to provide an effective seal between them maintain. The plate 30 is provided with a button 32 by means of which it can be rotated on the flange 31, and is by a rod 33 with a plate 34 connected, which rests on the partition wall 28 and in which a series of openings, e.g. B. 35, are formed at a distance along a circle, the center of which is on the Axis of the rod 33 lies.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Menge von 100g festem höchstreinem Silicium in den Tiegel eingesetzt. Das Gehäuse wird durch Betätigen der Pumpanlage evakuiert, so daß in dem Gehäuse ein Vakuum hergestellt wird, das einem Druck in der Größenordnung von 10-5 bis 10---6 Torr gemäß "Messung mit dem Vakuummeter 6 entspricht, und der Schmelztiegel 7 und sein Inhalt werden dann auf eine Temperatur von 30° C oberhalb des Schmelzpunktes des Siliciums durch Speisung des Heizelementes- 8 erwärmt, so @daß eine Siliciumschmelze 36 entsteht. Das schmelzflüssige Silicium 36 wird etwa 1 Stunde bei dieser erhöhten Temperatur gehalten, während welchen Zeitraums es dank der Verdampfung eines großen Teiles der ursprünglich, vorhandenen Verunreinigungen gereinigt wird, wobei das Gehäuse kontinuierlich ausgepumpt wird. Am Ende dieses Zeitraums wird ein Siliciumimpfkristall 37, der in dem Futter 23 angeordnet ist und eine waagerechte Querschnittfläche von 25 mm2 hat, in das schmelzflüssige Silicium 36 eingetaucht, indem der Stab 2.2 nach unten bewegt wird, und die Temperatur des schmelzflüssigen Siliciums 36 wird auf den Wert gesenkt, bei dem es an dem Impfkriistall 37 zu erstarren beginnt. Der Stab 22 wird dann mit einer Geschwindigkeit von 1 -mm/min senkrecht nach oben bewegt, so- daß Silicium von der Schmelze 36 fortschreitend erstarrt, so daß ein von dein Impfkristall 37 fortgepflanzter Einkristall entsteht, der die Form eines senkrechten Stabes mit einer Querschnittfläche von etwa 5 cm2 hat. Um homogene Vermischung zu gewährleisten, wird der Stab 22 um eine senkrechte Achse mit einer Geschwindigkeit von drei Umdrehungen/min gedreht, während er nach oben bewegt wird.In carrying out the method according to the invention, a lot of 100g of solid ultra-pure silicon placed in the crucible. The case will evacuated by operating the pumping system, so that a vacuum is established in the housing that a pressure on the order of 10-5 to 10 --- 6 Torr according to "Measurement corresponds to the vacuum gauge 6, and the crucible 7 and its contents become then to a temperature of 30 ° C above the melting point of the silicon Supply of the heating element 8 heated, so @ that a silicon melt 36 is formed. The molten silicon 36 is at this elevated temperature for about 1 hour held during what period of time it was thanks to the evaporation of a large part the originally existing contaminants are cleaned, the housing is pumped out continuously. At the end of this period, a silicon seed crystal becomes 37, which is arranged in the chuck 23 and has a horizontal cross-sectional area of 25 mm2, immersed in the molten silicon 36 by the rod 2.2 after is moved down, and the temperature of the molten silicon 36 becomes up the value at which it begins to solidify on the vaccine crystal 37 is reduced. The rod 22 is then moved vertically upwards at a speed of 1 mm / min, so that silicon solidifies progressively from the melt 36, so that one of your Seed crystal 37 propagated single crystal is produced, which has the shape of a vertical Rod with a cross-sectional area of about 5 cm2. To be homogeneous mixing too ensure, the rod 22 is about a vertical axis at a speed rotated by three revolutions / min while moving up.

Das anfänglich erstarrende Silicium hat infolge des Vorhandenseins einer gewissen; Akzeptorverunreinigung, wie beispielsweise Bor, p-Leitfähigkeit und einen spezifischen Widerstand -in der Größenordnung von 100 Ohm - cm bei Raumtemperatur. Nachdem eine kleine Menge dieses Stoffes erstarrt ist, wird. bewirkt, daß eine Pille 38, die vorher in die Öffnung 35 der Platte 34 eingesetzt worden ist, durch das Rohr 25 in das schmelzflüssige Silicium 36 fällt, indem die Platten 30 und 34 mittels des Knopfes 32 gedreht werden, so daß die Öffnung 35 in der Platte 34 in Lageübereinstimmung mit der Öffnung 29 in der Trennwand 28 gelangt. Die Pille 38 besteht aus 20 mg Antimon, und als Folge ihres Zusatzes erhält das aus der Schmelze 36 erstarrende Material sehr schnell nLeitfähigkeit mit einem spezifischen Widerstand -von etwa 1 Ohm - cm bei Raumtemperatur. Der Einkristall ist um ein kurzes Stück gewachsen (etwa 1 mm), während das erstarrende Silicium n-Typ hat, und das Wachsen wird dann für eine Dauer von 15 Minuten unterbrochen, wonach es mit derselben Geschwindigkeit wie vorher wieder in Gang gesetzt wird.The initially solidifying silicon has due to its presence a certain; Acceptor contamination, such as boron, p-conductivity and a specific resistance - on the order of 100 ohms - cm at room temperature. After a small amount of this substance has solidified, it becomes. causes that a pill 38 previously inserted into opening 35 of plate 34, falls through the tube 25 into the molten silicon 36 by the plates 30 and 34 are rotated by means of the knob 32 so that the opening 35 in the plate 34 comes into position correspondence with the opening 29 in the partition wall 28. The pill 38 consists of 20 mg of antimony, and as a result of its addition, it gets that from the melt 36 solidifying material very quickly nconductivity with a specific resistance -of about 1 ohm - cm at room temperature. The single crystal is around a short distance grown (about 1 mm) while the solidifying silicon is n-type, and the growth is then interrupted for a period of 15 minutes, after which it continues at the same speed as previously restarted.

Während des Wachsens des Einkristalls wird das Gehäuse ununterbrochen ausgepumpt, so daß Verdampfung des Antimons aus dem schmelzflüssigen Silicium 36 erfolgt. Die Antimonmenge, die aus dem schmelzflüssigen Silicium 36 während des Wachseis des n-Bereiches verdampft, wie oben beschrieben wurde, reicht nicht aus, um eine große Wirkung auf den spezifischen Widerstand des erstarrenden Stoffes auszuüben. Außerdem wird .dem Verdampfungseffekt während dieser Zeitdauer in gewissem Maße durch die Wirkung des Antimons entgegengewirkt, dias löslicher in dem schmelzflüssigen Silicium als in dem festen Silicium ist, wodurch die Tendenz entsteht, die Konzentration des Antimons in dem schmelzflüssigen Silicium 36 während des Wachsens des n-Bereiches zu vergrößern. Während des Zeitraums jedoch, zu dem das Wachstum unterbrochen ist, verdampft im wesentlichen das gesamte restliche Antimon aus dem schmelzflüssigen Silicium 36, so daß, wenn das Wachstum erneut in Gang gesetzt wird, das erstarrende Silicium aus der Schmelze 36 wieder p-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 100 Ohm - cm bei Raumtemperatur hat. Falls es erwünscht ist, den spezifischen Widerstand des n-Bereiches im wesentlichen konstant zu halten, würde es möglich sein, dies durch geeignete Regelung der Atmosphäre in dem Gehäuse während des Wachsens des n-Bereiches zu erreichen, um auf diese Weise die Verdampfung von Antimon aus dem schmelzflüsigen Silicium 36 während dieses Zeitraums zu unterdrücken.During the growth of the single crystal, the case becomes uninterrupted pumped out so that evaporation of the antimony from the molten silicon 36 he follows. The amount of antimony removed from the molten silicon 36 during the Wax ice of the n-area evaporates, as described above, is not sufficient, to have a great effect on the specific resistance of the solidifying substance. In addition, the evaporation effect is to some extent during this period counteracted by the action of the antimony, which is more soluble in the molten liquid Silicon than is in the solid silicon, which tends to increase the concentration of the antimony in the molten silicon 36 during the growth of the n-region to enlarge. However, during the period when growth is halted, essentially vaporizes all of the remaining antimony from the molten liquid Silicon 36, so that when the growth is restarted, the solidifying Silicon from melt 36 again p-type with a specific resistance of about 100 ohm-cm at room temperature. If desired, the specific It would be possible to keep the resistance of the n-region essentially constant be this by appropriately regulating the atmosphere in the housing during the growth of the n-range to achieve in this way the evaporation of antimony suppress the molten silicon 36 during this period.

Die Verfahrensschritte des Einführens von Antimon in das schmelzflüssige Silicium 36, indem eine Antimonpille aus einer der Öffnungen in der Platte 34 fällt, des Wachsenlassens eines kurzen Bereichs mit n-Leitfähigkeit und dann des Anhaltens des Wachstums, während man den Rest des Antimons aus dem schmelzflüssigen Silicium 36 verdampfen läßt, werden während des Wachsens des Einskristalls mehrere Male wiederholt, so daß -der entstehende Einkristall eine Anzahl Bereiche enthält, die abwechselnd Leitfähigkeit des p-Typs und des n-Typs haben. Um zu gewährleisten, daß alle p-n-Übergänge im wesentlichen identisch und gleichartig sind, wird die zugesetzteAntimonmenge bei jeder Gelegenheit gemäß der schmelzflüssig gebliebenen Siliciummenge fortschreitend vermindert, so daß die Antimonkonzentration in dem schmelzflüssigen Silicium 36 im wesentlichen denselben Wert unmittelbar nach jeden Zusatz von Antimon hat. Der Vorgang ist beendet, wenn im wesentlichen das gesamte schmelzflüssige Silicium 36 aus. dem Schmelztiegel 7 entfernt worden ist.The process steps of introducing antimony into the molten liquid Silicon 36 by dropping an antimony pill from one of the openings in plate 34, growing a short area of n-conductivity and then stopping of growth, while getting the rest of the antimony from the molten silicon 36 is allowed to evaporate, are repeated several times during the growth of the single crystal, so that the resulting single crystal contains a number of areas that alternate Have p-type and n-type conductivity. To ensure that all p-n junctions are essentially identical and similar, the amount of antimony added becomes progressing on each occasion according to the amount of molten silicon decreased so that the concentration of antimony in the molten silicon 36 has essentially the same value immediately after each addition of antimony. Of the The process is complete when substantially all of the molten silicon 36 the end. the crucible 7 has been removed.

Es wird bemerkt, daß ein Einkristall, der mit einem Verfahren gemäß der obigen. Beschreibung hergestellt wurde, aufgeschnitten werden kann, um eine große Anzahl kleiner Siliciumkärper herzu stellen, die jeweils eine oder mehrere p-n-Verbindungsstellen enthalten.It is noted that a single crystal produced by a method according to the above. Description was made, can be cut open to a make a large number of small silicon bodies, each one or more p-n junctions included.

Claims

PATENTA "SPRCTCHE: 1. Method for manufacturing a semiconductor body For directional conductors, transistors or the like, in which a molten silicon mass progressively solidifies and in which at least one transition between areas the noticeably different conductivity values, e.g. B. p-n junction or n-i junction, have, is achieved in the resulting body, characterized in that at least Such a conductivity type transition occurs in that during solidification the Evaporation of a noticeable amount of antimony, with which previously the molten Silicon has been doped, from which molten silicon is brought about.

2. Method according to Claim 1, characterized in that this is done immediately before the transition has solidified n-type silicon and such an amount of antimony is evaporated that that the silicon solidified immediately after the transition is p-type.

3. Procedure according to one of the preceding claims, characterized in that the interface between the solid and molten silicon during the evaporation process, which causes the line type transition, is held stationary.

4. Procedure according to one of the preceding claims, characterized in that for the production of a Series of line type transitions in the manner specified in claim 1 at different Stages. during the solidification antimony to the molten silicon in reasonable Stages is added so that the antimony concentration in the molten Silicon has essentially the same value immediately before each evaporation, and the evaporation is carried out so that the concentration of antimony in the molten Silicon has essentially the same value immediately after each evaporation.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaporation is caused by the molten silicon in is kept in a continuously evacuated container.

6. Procedure after a of the preceding claims, characterized in that a silicon seed body in the silicon melt is immersed and then relative .vertical movement between. the seed and one containing the silicon melt. Crucible in such a way the molten silicon is caused to solidify progressively, so that .a single crystal crystallized at the nucleus is formed.

7. The method according to claim 1, characterized in that the following process steps are repeatedly carried out in the specified order, namely to solidify a portion of the molten silicon at a point in time when its pronounced impurity content is such that the solidifying silicon p-conductivity has that an amount of antimony is then added to the molten silicon which is sufficient to bring about a reversal of the conductivity type of the solidifying silicon, to solidify a further part of the molten silicon and. that finally solidification is halted under such conditions and for such a period of time that essentially all of the antimony contained in the molten silicon is removed. the molten silicon is evaporated. Documents considered: German Patent No. 894 293; German patent application W 12161 VIII c / 21 g (published on June 16, 1954); U.S. Patent No. 2,50,5,633; Zeitschrift für Elektro-Chemie (1954), p. 305.