DE1185592B - Verfahren zum Herstellen dotierten kristallinen Siliciums - Google Patents

Verfahren zum Herstellen dotierten kristallinen Siliciums

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DE1185592B
DE1185592B DEP19605A DEP0019605A DE1185592B DE 1185592 B DE1185592 B DE 1185592B DE P19605 A DEP19605 A DE P19605A DE P0019605 A DEP0019605 A DE P0019605A DE 1185592 B DE1185592 B DE 1185592B
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DE
Germany
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additive
crystalline silicon
silane
doped crystalline
chamber
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Pending
Application number
DEP19605A
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English (en)
Inventor
Rockswood Bradden
Frederick Claud Cowlard
Leighton George Penhale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plessey Co Ltd
Original Assignee
Plessey Co Ltd
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Publication date
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/08—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
    • C30B11/12—Vaporous components, e.g. vapour-liquid-solid-growth
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    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: COIb
Deutsche Kl.: 12 i - 33/02
Nummer: 1185 592
Aktenzeichen: P19605IV a/12 i
Anmeldetag: 5. November 1957
Auslegetag: 21. Januar 1965
Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist ein Verfahren zum Herstellen kristallinen Siliciums höchster Reinheit durch thermische Zersetzung von Silan und Niederschlagen einer Reaktionskomponente auf einem Siliciumkristall, der zunächst durch Wärmestrahlung auf eine Temperatur gebracht wird, bei welcher der spezifische Widerstand ausreichend niedrig für eine Induktionsheizung ist, und der durch direkte Einwirkung eines Induktionsheizfeldes weiter erhitzt wird, bei welchem die Erhitzung durch Wärmestrahlung durch ein in der Nähe des Kristalls angeordnetes leitendes Teil erfolgt, das seinerseits durch Induktionsheizung erhitzt wird.
Zur Erzielung einer Dotierung des Siliciums wird gemäß der Hauptpatentanmeldung eine gasförmige Verbindung eines Zusatzstoffs, der eine Dotierung des Siliciums ergibt, thermisch zersetzt.
Es sind Verfahren zur Herstellung dotierter Halbleiterstoffe bekannt, bei denen Reaktionsgase ge-· trennt in eine Reaktionskammer eingebracht werden, in welcher das Halbleitermaterial durch Reduktion mit Wasserstoff erzeugt wird. Als Reduktionsmittel wird dabei entweder eine Wasserstoffverbindung des gewünschten Zusatzstoffes oder eine Mischung von reinem Wasserstoff mit einer solchen Wasserstoffverbindung verwendet.
Alle mit Reduktion arbeitenden Verfahren leiden aber an dem Nachteil, daß das Reduktionsmittel eine Verunreinigungsquelle darstellt, so daß niemals die höchste geforderte Reinheit des fertigen Halbleitermaterials erhalten werden kann. Der gleiche Nachteil haftet auch allen Verfahren an, die mit einem Trägergas arbeiten, weil hier das Trägergas als Verunreinigungsquelle wirkt.
Andererseits besteht bei den mit thermischer Zersetzung arbeitenden Verfahren das Problem, eine gleichmäßige und sehr genaue Dotierung des Halbleitermaterials mit den gewünschten Zusatzstoffen zu erhalten.
Dieses Problem wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Silan und die gasförmige Verbindung des Zusatzstoffs getrennt voneinander hergestellt werden und daß die so gebildeten gasförmigen Verbindungen getrennt in eine Zersetzungskammer eingeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Verunreinigungsquellen weitgehend ausgeschaltet, weil nur Silan sowie die gasförmigen Verbindung der Zusatzstoffe in die Reaktionskammer gelangen. Andererseits lassen sich die getrennt zugeführten Gasmengen so steuern, daß der gewünschte Gehalt an Zusatzstoffen genau eingestellt wird.
Verfahren zum Herstellen dotierten
kristallinen Siliciums
Zusatz zur Anmeldung: P 19604IV a/12 i ■
Auslegeschrift: 1180353
Anmelder:
The Plessey Company Limited, Ilford, Essex
(Großbritannien)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19
Als Erfinder benannt:
Frederick Claud Cowlard,
Rockswood Bradden,
Towcester, Northamptonshire;
Leighton George Penhaie,
Northampton, Northamptonshire
(Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 5. November 1956
(594 860)
Bei den mit Reduktion arbeitenden Verfahren ist es bekannt, das zur Erzielung des gewünschten Anteils an Zusatzstoffen erforderliche Mischungsverhältnis durch Einstellung der Partialdrücke der in die Reaktionskammer eingebrachten Gase zu erhalten. Diese Maßnahme kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Dies ermöglicht eine besonders genaue Einstellung des Gehalts an Zusatzstoffen, ohne daß der Vorteil der besonders großen Reinheit verlorengeht.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Diese zeigt das
409 769/332
Flußdiagramm eines Verfahrens zur wahlweisen Herstellung von p-Silicium oder n-Silicium.
Das Silan, vorzugsweise Monosilan, wird in der Stufe 1 erzeugt, in der Stufe 2 gereinigt und durch eine Strömungsregelungseinrichtung 3 in die Zersetzungskammer 4 eingeführt. Falls p-Silicium hergestellt werden soll, wird Boran bei 5 erzeugt, bei 6 gereinigt und über eine Strömungsregeleinrichtung 7 in die Kammer 4 eingeführt. Falls n-Silicium hergestellt werden soll, wird Phosphorwasserstofr bei 8 erzeugt, bei 9 gereinigt und über eine Strömungsregeleinrichtung 10 in die Kammer 4 eingeführt.
Mit Hilfe der Strömungsregeleinrichtungen 3,7 und 10 können die Partialdrücke der Gase in der Zersetzungskammer 4 getrennt eingestellt werden.
Mit der Kammer 4 ist eine Heizeinrichtung 11 verbunden, welche die gewünschte Zersetzungstemperatur erzeugt und aufrechterhält.
Dadurch werden die eingeführten Gase thermisch zersetzt, so daß sich das Silicium und die Zusatzstoffe auf einem in der Kammer 4 befindlichen erhitzten Keimkristall niederschlagen. Die Partialdrücke der Gase bestimmen dann unmittelbar und sehr genau die Anteile der niedergeschlagenen Stoffe. Auf diese Weise wird ein sehr genau dotiertes einkristallines Silicium direkt aus den gasförmigen Verbindungen gewonnen. Da außer diesen Gasen kein fremdes Material in die Kammer gelangt, ist die Gefahr einer unerwünschten Verunreinigung weitgehend ausgeschaltet.
Eine Abgaseinrichtung 12 dient dazu, einen Überschuß an Hydriden und Wasserstoff zu entfernen und den richtigen Druck in der Kammer 4 aufrechtzuerhalten. Das dotierte Silicium wird bei 13 ent

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen dotierten kristallinen Siliciums durch thermische Zersetzung von Silan und einer gasförmigen Verbindung eines Zusatzstoffs, nach Patentanmeldung P19604 IVa/12i, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan und die. gasförmige Verbindung des Zusatzstoffs getrennt voneinander hergestellt werden und daß die so gebildeten gasförmigen Verbindungen getrennt in eine Zersetzungskammer eingeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzielung des gewünschten Anteils an Zusatzstoffen erforderliche Mischungsverhältnis durch Einstellung der Partialdrücke der in die Reaktionskammer eingebrachten Gase erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gas zur Regelung des Partialdrucks über eine eigene Strömungsregeleinrichtung in die Reaktionskammer eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Boran verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Phosphorwasserstoff verwendet wird.
nommen.
35 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 883 784;
deutsche Auslegeschrift S 36379 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 30. 8.1956);
französische Patentschrift Nr. 1 125 277.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 769/332 1.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEP19605A 1956-11-05 1957-11-05 Verfahren zum Herstellen dotierten kristallinen Siliciums Pending DE1185592B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3375856A GB878765A (en) 1956-11-05 1956-11-05 Improvements in and relating to processes for the manufacture of semiconductor materials

Publications (1)

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DE1185592B true DE1185592B (de) 1965-01-21

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ID=10357061

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DEP19604A Pending DE1180353B (de) 1956-11-05 1957-11-05 Verfahren zum Herstellen kristallinen Siliciums hoechster Reinheit
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FR1125277A (fr) * 1954-06-13 1956-10-29 Siemens Ag Procédé de préparation de substances cristallines très pures, de préférence pour leur emploi comme dispositifs de semi-conduction, et dispositifs conformes à ceuxobtenus

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