DE1263715C2 - Verfahren zum kontrollierten Dotieren duenner Halbleiterschichten aus A B-Verbindungen durch Eindiffusion der Dotierungsstoffe - Google Patents

Verfahren zum kontrollierten Dotieren duenner Halbleiterschichten aus A B-Verbindungen durch Eindiffusion der Dotierungsstoffe

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DE1263715C2 DE1965N0027111 DEN0027111A DE1263715C2 DE 1263715 C2 DE1263715 C2 DE 1263715C2 DE 1965N0027111 DE1965N0027111 DE 1965N0027111 DE N0027111 A DEN0027111 A DE N0027111A DE 1263715 C2 DE1263715 C2 DE 1263715C2
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Description

Zum Erhöhen des Hell-Dunkel-Widerstandsverhältnisses photoleitender Schichten und zum Verbessern der kristallinischen und elektronischen Eigenschaften photoleitender und lumineszierender Schichten, insbesondere von Schichten aus A"BVI-Verbindungen, ist es bereits bekannt, die Schichten einer nachträglichen Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen zu unterwerfen.
Es ist ferner bekannt, daß eine weitere Verbesserung der Schichten erzielt werden kann, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden, während sie mit einem »Deckpulver« überzogen sind, das aus dotierten Kristallen, z. B. aus mit Cu und/oder Cl dotierten CdS- oder CdSe-Kristallen, besteht. Dabei wird das Deckpulver in einer dicken Schicht über die Schicht aus A"BVI-Verbindungen aufgestäubt und dann die überdeckte Schicht bei etwa 1000 0C etwa 15 Minuten lang erhitzt.
Ein Hauptnachteil bei der Verwendung einer dicken Schicht von Deckpulver über einer photoleitenden Schicht besteht in der unwirtschaftlichen Verwendung dieses Pulvers; nach jedem Brennen muß der große Überschuß an Deckpulver von der Schichtoberfläche entfernt werden. Zwar ist dieses als Dotierungsmittel noch nicht verbraucht, doch wird es in der Praxis nicht mehr wiederbenutzt.
Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Deckpulververtahrens ist die Neigung des Pulvers, an der Oberfläche der photoleitenden Schicht zu haften.
Hierdurch wird nicht nur das glatte Aussehen der Schicht, sondern die wirksame Ausnutzung von auffallendem Licht allgemein beeinträchtigt.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1049 501 ist ferner ein Verfahren zum Dotieren von Halbleiterkristcillen bekannt, bei dem als Träger für die Dotierungssubstanz das Evakuierungsrohr dient. Bei diesem Verfahren wird z. B. das als Dotierungssubsianz dienende Bor durch Verdampfen desselben bei Unterdruck vor dem eigentlichen Dotierungsvorgang vom Quarz des Evakuierungsrohres aufgenommen bzw. in diesem gelöst.
Schließlich ist es aus der deutschen Patentschrift 1056 747 auch bekannt, als Material für die Wandüngen des Dotierungsofens das entsprechende Dotierungsmaterial zu verwenden bzw. die Wandungen des Ofens : it diesem Msterial auszukleiden.
Nachteilig bei den beiden zuletzt genannten Verfahren ist jedoch, daß die aktive Oberfläche der das
Dotierungsmaterial enthaltenden Wandungen der Dotierungsbehälter relativ gering ist, so daß die Menge des während des Dotierungsvorganges freigegebenen Dotierungsmaterials relativ gering ist und entweder lange Dotierungszeiten oder unerwünscht hohe Dotie-
rungstemperaturen angewandt werden müssen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Nachteile dadurch behoben, daß der DotierungsstorT so am die Wandungen des Dotierungsgehäuses aufgebracht wird, daß eine relativ große aktive Oberfläche entsteht.
Bei einem Verfahren zum kontrollierten Dotieren dünner Halbleiterschichten aus A!!BVI-Verbindungen durch Eindiffundieren der Dotierungsstoffe Cadmium, Kupfer oder Chlor, die in einem Aktivierungspulver aus Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid enthalten sind, durch gemeinsames Erwärmen der Halbleiterschichten und des Aktivierungspulvers innerhalb eines einen geschlossenen Raum bildenden wärmebeständigen Gehäuses, mit mindesten einer mit dem Aktivierungspulver belegten Fläche, können sämtliche der obengenannten Nachteile beseitigt weiden, wenn erfindungsgemäß das Aktivierungspulver auf der den Schichten gegenüberliegenden Fläche vor dem Einlegen derselben aufgesintert und anschließend das Gehäuse und die Schichten 6 bis 20 Minuten lang auf eine Temperatur zwischen 56U und 620 C erhitzt werden.
In der Praxis wird das Gehäuse über eine Anzahl von Trägern gestellt, die mit den zu dotierenden Schichten bedeckt worden sind. Die beschichteten Träger können direkt auf eine Heizplatte oder ein Heizelement aufgelegt oder vorzugsweise in entsprechend geformten Ausnehmungen eines keramischen Trägerhalters festgehalten werden, der auf einem Heizelement oder auf dem Brennofenboden steht. Das Aktivierungspulver auf der Innenseite des Gehäuses befindet sich vorzugsweise weniger als 12 mm, jedoch mehr als 3 mm oberhalb der auf den genannten Trägern aufgebrachten Schichten. Das Gehäuse bildet somit eine Umhüllung, innerhalb der von dem Aktivierungspulver ausgehende Dämpfe eingeschlossen werden, wenn Gehäuse und Schichten erhitzt werden. Die Seiten des Gehäuses liegen auf dem Boden des Brennofens oder auf dem Heizelement so bündig an, daß ein Austreten des während des Brennens erzeugten Dampfes praktisch verhindert wird.
Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich mit dem gleichen Aktivierungspulver
so
tuf der Innenseite des Gehäuses eine Vielzahl von Dotierungen durchführen lassen. Bei geringfügiger Änderung für die verschiedenen Schichten wurden fünfzehn bis zwanzig Dotierungen mit dem gleichen Aktivierungspulver erzielt.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Enindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht, die die örtliche Beziehung des Gehäuses zu dem Trägerhalter während des Breidivorganges veranschaulicht, und
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses und des Trägerhalters.
In F i g. 1 ist im Querschnitt die Anordnung des Gehäuses 10 und des Trägerhalters 12 während der Dotierung gezeigt, wobei diese Teile auf dem Boden eines Brennofens aufliegen.
Das Gehäuse 10, das aus wärmebeständigem keramischem Material besteht, ist auf seiner Innenseite mit einer gesinterten dünnen Schicht 11 (0,025 bis 0,075 mm) des Aktivieruiigspulvers versehen. Das Gehäuse 10 ist so über dem Trägerhalter 12 aus keramischem Material angebracht, daß die obere Gehäusewand, die Seitenwände des Gehäuses 10 und die Oberseite des Trägerhalters 12 einen Zwischenraum »5 bilden.
Vorbeschichtete Photoleiterträger 13 werden in entsprechend geformte Ausnehmungen des Halters 12 eingepaßt.
F i g. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 10, wie es den Trägerhalter 12 umschließt. Durch den ausgeschnittenen Teil des Gehäuses sind Reihen von mit Photoleitern beschichteten Trägern 13 sichtbar.
Im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Aktivieren einer vorher abgelagerten, dünnen, photoleitenden CdS-Schicht, wie in der Zeichnung gezeigt, beschrieben.
Die CdS-Schicht wurde auf glasknopfförmigen Trägern mit einem Durchmesser von 4 mm in bekannter Weise abgelagert, indem eine 0,01 Mol CdCl, und 0,01 Mol Thioharnstoff enthaltende wässerige Lösung auf diese Träger aufgesprüht wurde, während letztere eine Temperatur von 288 0C hatten.
Das Aktivierungspulver wird durch gründliches Mischen von
wird dann in einem '3 β
mit einer m*J?
durch sich eine dicke Paste
seite eines aus ^*
Gehäuses 10 in
d
^ f„f die Inner,-aei, bKtehmderi
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seite eines aus ^*^Jf0 Sta 0,075 Gehäuses 10 in einer U'-" *°n ^.Uvjenmgspulver-
lang bei
gemäßen Verfahrens aufweisen
Lichtwiderstand in Ohm
Art Mit Dotierung I Ohne Dotierung
1-105 bis 5 5 · 10* bis 1 4-10" bis 1
50 g sehr feinem CdS-Pulver, 2,92 g CdCl2-2,5 H2O, 0,0666 g CuCl2-2 H2O, 25 cm3 H2O
hergestellt.
Die Widerstandswerte wurden mit einer mit 2 mA arbeitenden Ne2U-Lampe erhalten. Die photoempfindliche Schichtfläche war 1 -4 mm2 groß.
Der Dunkelwiderstand dieser Schichten war außergewöhnlich hoch und lag zwischen 1010 und 10u Ohm. Die Tabelle zeigt, daß durch die Dotierung der Lichtwiderstand im Durchschnitt um den Faktor 10 herabgesetzt wurde.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontrollierten Dotieren dünner Halbleiterschichten aus AUBVI-Verbindungen durch Eindiffundieren der Dotierungsstoffe Cadmium, Kupfer oder Chlor, die in einem Aktivierungspulver aus Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid enthalten sind, durch gemeinsames Erwärmen der Halbleiterschichten und des Aktivierungspulvers innerhalb eines einen geschlossenen Raum bildenden wärmebeständigen Gehäuses, mit mindestens einer mit dem Aktivierungspulver belegten Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungspulver auf der den Schichten gegenüberliegenden Fläche vor dem Einlegen derselben aufgesintert und anschließend das Gehäuse und die Schichten 6 bis 20 Minuten lang auf eine Temperatur zwischen 560 und 620 "C erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungspulver 8 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 300 und 400 -C auf das Gehäuse aufgesintert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzens von Gehäuse und Schicht(en) der Abstand zwischen der Fläche, auf der das Aktivierungspulver aufgesintert ist, und der (den) Schicht(en) geringer als 12 mm, jedoch größer als 3 mm gehalten wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungspulver vor dem Aufsintern auf das Gehäuse 15 bis 45 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 540 und 640 0C gebrannt wird.
DE1965N0027111 1964-07-31 1965-07-30 Verfahren zum kontrollierten Dotieren duenner Halbleiterschichten aus A B-Verbindungen durch Eindiffusion der Dotierungsstoffe Expired DE1263715C2 (de)

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