DE1126518B - Method for the production of semiconductor arrangements with planar transitions between zones of different conductivity types - Google Patents
Method for the production of semiconductor arrangements with planar transitions between zones of different conductivity typesInfo
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Description
Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen mit flächenhaften Übergängen zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstyps Bei dem bekannten Kristallziehverfahren wird eine Halbleiterschmelze mit einem Halbleiterkristall in Berührung gebracht und dieser dann von der Schmelze, nachdem die Oberfläche des Kristalls an der Berührungsstelle angeschmolzen wurde, zurückgezogen, ohne daß die Verbindung des Kristalls mit der Schmelze abreißt, so daß fortlaufend Material aus der Schmelze in Form eines Stranges entnommen wird. Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung von Kristallen mit Zonen unterschiedlicher Dotierung, insbesondere auch zur Herstellung von Einkristallen verwendet werden, wobei die Schmelze durch Zugabe entsprechender Dotierungsstoffe gemäß dem gewünschten Leitungstyp des auskristallisierenden Materials eingestellt wird.Method for producing semiconductor arrangements with planar Transitions between zones of different conductivity types In the known crystal pulling process a semiconductor melt is brought into contact with a semiconductor crystal and this then from the melt after the surface of the crystal at the point of contact was melted, withdrawn without the connection of the crystal with the Melt tears off, so that continuously material from the melt in the form of a strand is removed. This process can also be used to produce crystals with zones different doping, especially for the production of single crystals can be used, the melt by adding appropriate dopants set according to the desired conductivity type of the crystallizing material will.
Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen mit flächenhaften pn-Übergängen aus Germanium. Silizium oder ähnlichen Halbleitern unter nur kurzzeitigem Eintauchen eines Halbleiterkristalls mit einem Leitungstyp in eine Schmelze des Halbleiters mit einem anderen Leitungstyp, wobei an dem Kristall etwas von der Schmelze hängenbleibt und an diesem ankristallisiert. Hierbei wird gemäß der Erfindung der in die Schmelze getauchte Halbleiterkristall so stark gekühlt, daß dieser an der mit der Schmelze in Berührung gebrachten Oberfläche nicht schmilzt.In contrast, the invention relates to a method of production of semiconductor arrangements with planar pn junctions made of germanium. silicon or similar semiconductors with only brief immersion of a semiconductor crystal with one conductivity type into a melt of the semiconductor with a different conductivity type, some of the melt adhering to the crystal and crystallizing on it. According to the invention, the semiconductor crystal immersed in the melt is used here cooled so much that it is on the surface brought into contact with the melt does not melt.
Auf diese Weise entstehen nicht nur einwandfreie pn-übergänge, sondern diese pn-Übergänge sind darüber hinaus besonders steil und auch bezüglich ihrer Lage in dem schließlich erhaltenen Halbleiterkristall durch die Form des ursprünglichen Kristalles eindeutig und reproduzierbar festgelegt. Andererseits nimmt die Schmelze die Leitfähigkeit beeinflussende Stoffe aus dem Keimkristall nicht auf.In this way, not only flawless pn junctions are created, but In addition, these pn junctions are particularly steep and also with respect to them Location in the semiconductor crystal finally obtained by the shape of the original Crystalline clearly and reproducibly defined. On the other hand, the melt increases the conductivity-influencing substances from the seed crystal do not appear.
Voraussetzung für das Verfahren ist lediglich, daß die Oberfläche des Kristalls, mindestens soweit sie mit der Schmelze in Berührung gebracht wird, hochgereinigt ist, wozu sich insbesondere eine reduzierende Behandlung eignet. Durch eine noch stärkere Kühlung des eingetauchten Kristalls läßt sich zusätzlich die Geschwindigkeit der Ankristallisation steuern.The only requirement for the process is that the surface of the crystal, at least as far as it is brought into contact with the melt, is highly purified, for which a reducing treatment is particularly suitable. By an even stronger cooling of the immersed crystal can also be the Control the rate of crystallization.
Die Erfindung ist besonders dann mit Vorteil anzuwenden, wenn die Ankristallisation aus der Schmelze zwecks Herstellung mehrerer Schichten verschiedenen Leitungstyps, beispielsweise von pnp- bzw. npn-Strukturen wiederholt wird.The invention is to be used particularly with advantage when the Crystallization from the melt for the purpose of producing several different layers Line type, for example of pnp or npn structures is repeated.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. 1 bedeutet einen Schmelztiegel bzw. ein zur Aufnahme des Schmelzgutes geeignetes Gefäß, in dem ein Tropfen 2 geschmolzenen Germaniums angeordnet ist. Dieser Tropfen hat sich zu einem Kügelchen zusammengezogen. 3 ist ein Germaniumkristall, dessen Oberfläche mit dem Tropfen 2 in Berührung gebracht wird. 4 bedeutet eine inerte bzw. reduzierende Salzschmelze z. B. aus Borax. Diese Salzschmelze hat erstens die Aufgabe, die Oberfläche des geschmolzenen Tropfens 2 sauber zu erhalten und Oxydationen zu vermeiden, zweitens dient sie dazu, oberflächliche Verunreinigungen mit einer Oxydschicht von dem Kristallstück 3 zu entfernen, damit das geschmolzene Germanium ungehindert auf die Oberfläche des Kristalls aufkristallisieren kann. 5 ist eine Halterungsvorrichtung für den Kristall 3, welche von einem Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 6 durchflossen und auf einer bestimmten Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Kristalls 3 gehalten wird.In the drawing, an arrangement for performing the method according to the invention is shown, for example. 1 denotes a crucible or a vessel suitable for receiving the material to be melted, in which a drop 2 of molten germanium is arranged. This drop has contracted into a globule. 3 is a germanium crystal, the surface of which is brought into contact with the drop 2. 4 means an inert or reducing molten salt z. B. made of borax. This molten salt firstly has the task of keeping the surface of the molten drop 2 clean and avoiding oxidation, secondly it serves to remove superficial impurities with an oxide layer from the crystal piece 3 so that the molten germanium can crystallize unhindered on the surface of the crystal . 5 is a holding device for the crystal 3 through which a coolant flows in the direction of the arrow 6 and is kept at a certain temperature below the melting point of the crystal 3.
Das Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Weise abwandeln. An Stelle einer reduzierenden Schmelze kann auch eine inerte Flüssigkeit oder ein inertes bzw. reduzierendes Schutzgas vorgesehen sein, in dem sich die Oberfläche der Schmelze und der festen Kristalle kurz vor bzw. bei der Berührung befinden. Als Salzlösung kommen z. B. auch Zyankali oder Phosphorsalz in Frage, als Schutzgasatmosphäre können Wasserstoff, Stickstoff, Argon oder Kohlensäure bzw. Gemische derselben mit Vorteil verwendet werden. Bei der Verwendung eines inerten Schutzgases oder einer inerten Schutzschmelze ist es unter Umständen zweckmäßig, die Oberfläche des Kristalls vor dem Eintauchen in die Schmelze zu reinigen, beispielsweise durch Ätzen mit einer Flüssigkeit oder einem Gasstrom.The embodiment can be modified in many ways. Instead of a reducing melt, an inert liquid or a inert or reducing protective gas can be provided in which the surface the melt and the solid crystals are just before or at the point of contact. As a saline solution z. B. also potassium cyanide or phosphorus salt in question as a protective gas atmosphere can be hydrogen, nitrogen, argon or carbonic acid or mixtures thereof with Advantage can be used. When using an inert protective gas or an inert protective melt, it may be useful, the surface of the To clean the crystal before immersing it in the melt, for example by etching with a liquid or a gas stream.
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1953
- 1953-03-24 DE DES73747A patent/DE1126518B/en active Pending
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