DE1286644B

DE1286644B - Verfahren zum Ausdiffundieren dotierender Fremdstoffe aus einem Halbleiterkoerper

Info

Publication number: DE1286644B
Application number: DEW28703A
Authority: DE
Inventors: Bennett Wesley Forester
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1959-10-28
Filing date: 1960-10-10
Publication date: 1969-01-09
Also published as: US3155551A; GB972853A; FR1274727A; BE596366A; NL256734A; CA673999A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausdiffusionsvorganges einem strömenden, fremd-

Ausdiffundieren dotierender Fremdstoffe aus einem stofffreien Gas ausgesetzt wird.

Halbleiterkörper unter Einwirkung von Wärme. Rückblickend sind an Hand des Verfahrens nach

Dieses Verfahren kann dazu benutzt werden, die der Erfindung und des danach hergestellten Erzeug-Dichte und Verteilung von Störstellen in einem 5 nisses die Gründe für die Unzulänglichkeit der bis-

Halbleiterkörper zu regeln. Nach dem gegenwärtigen herigen Verfahren verständlich. Der dotierende

Stand der Technik ist nach der Eindiffusion der Fremdstoffdampf kann den Ofen passieren, ohne in

dotierenden Fremdstoffe zur Erzeugung unterschied- den Halbleiterkörper einzudringen, und er kann die

licher Störstellenkonzentrationen und -Verteilungen Oberfläche des Ofens an jeder Stelle berühren und sowie unterschiedlicher Leitfähigkeitstypen die Kon- io dort kondensieren. Diejenigen Fremdatome, die auf

zentration an Störstellen in einem solchen Halb- die Ofenwand auftreffen, lösen sich während der

leiterkörper in der Nähe der Diffusionsoberfläche am nachfolgenden Ausdiffusionsphase wieder ab und

höchsten und nimmt im Halbleiterkörper nach einer bilden daher eine sekundäre Fremdstoff quelle, welche

Gaußschen Fehlerkurve in Diffusionsrichtung ab. Ist die Konzentration des dotierenden Dampfes an der das Halbleiterbauelement ein Transistor, bei dem 15 Halbleiteroberfläche stark und unkontrollierbar be-

der Emitterbereich auf oder unmittelbar unter der einflußt.

Diffusionsoberfläche liegt, dann bewirkt die hohe Insbesondere stellt die sekundäre Abstrahlung der

Konzentration in der Oberfläche eine geringe Durch- Fremdstoffe von der Ofenwand bei einer im Vakuum

bruchspannung im Emitterbereich von der Größen- ausgeführten Ausdiffusion ein spezielles Problem dar, Ordnung einiger Volt. 20 da bei dem hier üblicherweise angewandten Vakuum

Spezielle Anwendungen erfordern jedoch Tran- die mittlere freie Weglänge der Restgasatome oder

sistoren, die Sperrspannungen in Höhe von 10 Volt -moleküle in der Größenordnung der Gefäßdimen-

aufweisen. sionen liegen. Die Restgasatome können also immer,

Eine bekannte Methode, die als Diffusion mit be- d. h. auch bei laufender Evakuierung, nach ihrer grenzter Fremdstoffquelle bezeichnet wird, ist eine 25 Abstrahlung von der Ofenwand den Halbleiterkörper

Verbesserung der Diffusion mit unerschöpflicher auf direktem Wege erreichen. Da ferner die Induk-

Fremdstoffquelle. Nach dieser Methode wird die tionsheizung die einzige praktische Heizmethode für

Fremdstoffquelle nach einer bestimmten Zeit ent- einen Körper im Vakuum darstellt, befindet sich die

fernt, so daß sich der verfügbare Fremdstoffdampf Ofenwand gewöhnlich auf niedrigerer Temperatur erschöpft. Der Halbleiterkörper wird jedoch weiter 3° als der Halbleiterkörper und hat eine veränderliche

auf Diffusionstemperatur gehalten, so daß die Diffu- und unbestimmte Temperatur. Man erhält also eine

sion des bereits im Körper eindiffundierten Fremd- unterschiedliche Kondensation in verschiedenem

Stoffes anhält. Die Folge der fortdauernden Erwär- Maße an verschiedenen Stellen der Ofenwand, was

mung in fremdstofffreier Atmosphäre ist eine »Aus- dann zu einer Undefinierten Störstellenkonzentration

diffusion« eines Teils des Fremdstoffes aus dem 35 an der Diffusionsoberfläche des Halbleiterkörpers

Oberflächenbereich des Halbleiterkörpers und eine führt und eine Kontrolle des Diffusionsprozesses

Neuverteilung des restlichen Teils der Fremdstoff- nicht ermöglicht. Beim Diffusionsverfahren mit be-

atome im Halbleiterkörper, die eine Lageänderung grenzter Fremdstoffquelle stört also diese unkontrol-

der Sperrschicht bewirkt. Diese Methode verbessert lierbare sekundäre Fremdstoffanlieferung die Aus-

zwar die Sperrspannung, führt aber keineswegs zu 4" diffusion, insbesondere wenn diese im Vakuum aus-

den Halbleiterbauelementen, die die von der neueren geführt wird.

Schalttechnik geforderten Kenngrößen haben. Ver- Durch das vorliegende Verfahren wirken sich diese gleicht man einen derart hergestellten Germanium- Fremdstoffe nicht mehr schädlich auf den Austransistor mit Antimon als Fremdstoff mit einem diffusionsprozeß aus. Dadurch, daß die Ausdiffusion ähnlichen Transistor, der nach dem Diffusionsver- 45 nicht im Vakuum, sondern in einer strömenden, fahren mit unerschöpflicher Fremdstoffquelle her- fremdstofffreien Gasatmosphäre erfolgt, wird die gestellt ist, so besitzt jener zwar eine verbesserte freie Weglänge der sich gegebenenfalls von der Ofen-Sperrspannung, die jedoch im allgemeinen 3 Volt wand ablösenden Fremdatome so weit reduziert, daß nicht überschreitet. Diese Verbesserung ist dabei auf die Fremdstoffe aus dem Ofen herausgespült werden, Transistoren beschränkt, die in der Diffusionszone 50 bevor sie den Halbleiterkörper erreicht haben, ebenspezifische Widerstände von 100 bis 150 Ohm/ so wie die aus ihm ausdiffundierenden Fremdstoffe. Quadrat haben, da fehlende Regelungsmöglichkeit Der hierdurch erzielte technische Fortschritt ist und schlechte Reproduzierbarkeit höhere Wider- evident,
stände nicht zulassen. Es ist bekannt, eine Warmbehandlung zur Ver-

Die Untersuchung der Diffusionsverfahren mit be- 55 besserung der Lebensdauer von Minoritätsladungs-

grenzter Fremdstoffquelle unter Verwendung von trägem in Silicium unter strömendem Helium,

Vakuum oder einem Trägergas führten zu dem Wasserstoff oder Stickstoff auszuführen. Diese

Schluß, daß eine Erhöhung der Sperrspannung mit Warmbehandlung führt dabei, unabhängig davon, ob

keiner der obigen Methoden in ausreichend hohem sie im strömenden Gas oder im Vakuum ausgeführt

Maße durchführbar, geschweige denn reproduzier- 60 wird, zu praktisch gleichen Ergebnissen. Es handelt

bar ist. sich hierbei aber um eine vergleichsweise milde

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Aus- Warmbehandlung, bei der eine Ausdiffusion noch

diffusionsverfahren für dotierende Fremdstoffe aus nicht oder zumindest nicht in nennenswertem Um-

einem Halbleiterkörper anzugeben, mit dem bessere fang auftritt.

Ergebnisse als bisher bei guter Reproduzierbarkeit 65 Nach dem Verfahren sind daher ohne Schwierigerreichbar sind. keiten Halbleiteroberflächen mit verringerter Stör-

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Er- Stellenkonzentration herstellbar, und eine praktische

findung darin, daß der Halbleiterkörper während des Kontrolle der Herstellung von pn-Übergängen sowie

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eine Verbesserung der Einstellmögliehkeit der Sperr- fahrensstufe einzurichtende Temperaturprofil, wenn

spannung und des Widerstands der Diffusionszone Antimon als Dotierstoff in p-leitendes Germanium

sind daher auch bei einer Massenfertigung gegeben. eindiffundiert wird. Man sieht, daß die Temperatur

Man hat also insbesondere die Möglichkeit, Halb- von 25° C außen auf der linken Seite des Abschnitts

leiterkörper mit hoher Emittersperrspannung repro- 5 12 auf 490⁰C im zentral gelegenen Teil des Ab-

duzierbar wirtschaftlich in Massenherstellung fertigen Schnitts 12 ansteigt. Dieser zentrale Teil des Ab-

zu können. Schnitts 12 ist der Platz für die Dampfquelle mit

Handelt es sich um die Herstellung einer Sperr- festem Antimon zur Lieferung des Fremdstoffschicht, so wird nach der Eindiffusion eines dotieren- dampfes während der ersten Verfahrensstufe. Die den Fremdstoffes in den Halbleiterkörper nach üb- io Temperatur steigt dann in der Ubergangszone zwilichen Methoden die Fremdstoffquelle entfernt oder sehen den Abschnitten 12 und 13 bis auf 650° C. gekühlt, um den Fremdstoffdampfdruck zu ver- Diese Temperatur wird im ganzen Diffusionsbereich ringern und damit die später verfügbare Menge an des Ofens aufrechterhalten. Für die Antimonver-Minoritätsladungsträgern im Halbleiterkörper herab- dampfung steht ein weiter Temperaturbereich zur zusetzen. Die Fremdstoffquelle wird im nahezu do- 15 Verfügung. Die Auswahl eines geeigneten Wertes tierungsfreien Gasstrom gekühlt. Das Halbleiter- hängt in erster Linie von der gewünschten Dampfplättchen wird dann unter Anwendung des vorliegen- konzentration und der Erhitzungsmethode der den Verfahrens in einen anderen Gasstrom überge- Dampfquelle und von der Dampfverteilung ab. Es führt, der völlig frei von Spuren dotierender Fremd- gibt indessen eine obere Grenze für die Diffusionsstoffe ist. Die Gefahr einer sekundären Abstrahlung 20 temperatur von p-leitendem Germanium. Diese der dotierenden Fremdstoffe wird damit vermieden. Grenze, nämlich die Umwandlungstemperatur, bei Das Material wird eine vorgeschriebene Zeitspanne welcher p-leitendes Germanium in η-leitendes überlang bei einer Temperatur erhitzt, um einen Teil der geht, liegt bei etwa 675 bis 680° C. Im rechten Ende dotierenden Fremdstoffe auszudiffundieren. des Abschnitts 13 ist eine Zone 14 vorgesehen, in

Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann auch 25 welcher eine allmähliche Erniedrigung der Tempe-

eine Neuverteilung der in einem Halbleiterkörper ratur auf 90° C eintritt, wodurch das Halbleiter-

bereits vorhandenen Störstellen vorgenommen wer- plättchen am Ende der ersten Verfahrensstufe in eine

den. Beispielsweise kann der Körper ein Kristall sein, Kühlzone gelangt.

der aus einer Schmelze gezüchtet ist, welcher der Durch das Gaseinlaßrohr 15 können zu verschie-Fremdstoff zugesetzt wird, um eine Sperrschicht an 30 denen Zeiten Wasserstoff als Trägergas und Stickstoff gewünschter Stelle zu erzeugen. Das solcherart do- als Spülgas in den Ofen eingelassen werden und von tierte Halbleitermaterial wird dann in einem von links nach rechts durch das Rohr 18 und die Ofen-Fremdstoffen freien, reduzierenden Gasstrom erhitzt, abschnitte 12, 13 und 14 strömen. Die Gase werden und der enthaltene Fremdstoff wird teilweise aus- zusammen mit nicht gebrauchtem Antimondampf an diffundiert und teilweise neu verteilt mit einer damit 35 der Abzugshaube 16 entfernt. Das Wasserstoffgas verbundenen Verschiebung der Sperrschicht. wird am Ausgang des Abschnitts 14 abgebrannt.

Vorzugsweise besteht beim Verfahren nach der Die Antimonquelle ist in einem kleinen Becher 17

Erfindung das fremdstofffreie Gas aus Wasserstoff, untergebracht. Nach dieser ist das Ofeneingangsrohr

welcher auf die Diffusionstemperatur erhitzt wird, 18 abgedichtet. Der Becher 17 kann dann mit einem

bevor er mit dem Halbleiterkörper in Berührung 40 Magneten 19, der auf ein magnetisches Teil am

kommt. Becher einwirkt, von außen her in den Ofenabschnitt

Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfin- 12 hinein- bzw. herausbewegt werden, ohne Störung

dung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt durch Stopfbuchsen oder gleitende Verbindungen;

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ofens das ist ein besonderer Vorteil für ein System, in dem

zur Durchführung des Verfahrens, wobei zugleich 45 Wasserstoff als Trägergas verwendet wird. Mittels

das Temperaturprofil des Ofens eingezeichnet ist, Element 20 kann ein Schiffchen 21, welches die

F i g. 2 eine Darstellung der Störstellenkonzentra- Halbleiterkörper enthält, durch die Wasserstoff-

tion in Halbleiterkörpern mit Sperrschichten, die flamme hindurch in Abschnitt 13 hinein- oder her-

durch einfache Diffusion, Diffusion mit begrenzter ausbewegt werden. Ein Antrieb 22 mit veränderbarer

Fremdstoffquelle durch ein zweistufiges Diffusions- 50 Geschwindigkeit steuert die Bewegung des Wagens

verfahren hergestellt ist, wobei jede Sperrschicht im 28 und des Arbeitsschiffchens 21. Der Antrieb des

gleichen Abstand von der Diffusionsoberfläche liegt, Arbeitsschiffchens besteht aus einem Reversiermotor

F i g. 3 eine Darstellung der Störstellenkonzentra- 23 mit konstanter Geschwindigkeit, der direkt mit

tion eines Halbleiterkörpers nach der ersten und einer regelbaren Transmission 23' und einem Unter-

zweiten Stufe des zweistufigen Diffusionsverfahrens. 55 Setzungsgetriebe verbunden ist, auf dessen Antriebs-

Das Verfahren nach der Erfindung kann Bestand- welle ein kleines Spill montiert ist. Eine Schnur 25

teil eines zweistufigen Diffusionsverfahrens sein, das läuft um das Spill 24 und danach über eine Umlenk-

im folgenden näher beschrieben wird. rolle 26 am Ende eines Gleises, das am Stützrahmen

F i g. 1 zeigt die der ersten Verfahrensstufe züge- 27 befestigt ist. Der Wagen 28 läuft auf dem Gleis

ordnete Vorrichtung, die auch gleichzeitig für die 60 und trägt einen Stab 29, der das Glied 20 festhält,

zweite Verfahrensstufe verwendbar ist, da sie alle für Die Schnur 25 geht durch den Wagen 28 zu einer

die zweite Verfahrensstufe notwendigen Elemente zweiten Umlenkrolle 30 und kehrt unter der

enthält. Die Stufe 10 weist einen Ofen 11 mit zwei Schienenstütze 27 zurück, wo ein Gewicht 31 am

hintereinanderliegenden Abschnitten 12 und 13 auf. Ende der Schnur über einen Flaschenzug 32 be-

Die (nicht gezeigten) Heizelemente, die von Thermo- 65 festigt ist.

elementen kontrolliert werden, sind so angeordnet, Im Betrieb hebt und senkt das Spill 24 das Ge-

daß das gewünschte Temperaturprofil aufrechterhal- wicht 31, und die Schnur 25 bewegt den Wagen 28

ten wird. F i g. 1 zeigt auch das in der ersten Ver- auf dem Gleis aufwärts und abwärts. Der Wagen ist

mit der Schnur durch eine (nicht gezeigte) Schnell- Teil des Abschnitts 14 an. Während dieser Zeit auslösung verbunden. Es können auch andere An- haben die Arbeitsstücke einen Temperaturrückgang triebssysteme angewendet werden, doch liegt ein von 650 auf 25°C gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Vorteil dieser Anordnung darin, daß ein positiver thermischen Profil erfahren, während nun der von Antrieb nur in der Austragsrichtung des Arbeits- S Antimon relativ freie Wasserstoffstrom darüberschiffchens erhalten wird. Wenn der Halbleiterkörper strömt. Es wird eine zweite Kühlzeit im Wasserstoffin den Ofenabschnitt 13 bewegt wird, ist die einzige strom für etwa 12 Minuten gewährt. Dieses langsame Kraft, die den Wagen aufwärts bewegt, der vom Ge- Abkühlen verhütet jede Oxydation durch Rückwicht 31 erzeugte Zug. Das Gewicht 31 beseitigt ströme von Luft in Abschnitt 14 durch die Wasserjedes freie Spiel und Rücklauf aus dem Antriebs- io Stoffverbrennungsflamme.

system. Auch wenn aus irgendeinem Grund das Fig. 2 zeigt die Konzentration der Störstellen in

Arbeitsschiffchen in der Wasserstoffverbrennungs- verschiedenen Tiefen des Halbleiterplättchens am flamme am Eingang des Ofenrohrs 14 oder innerhalb Ende der ersten Verfahrensstufe und auch am Ende des Ofenrohrs 13 gehalten werden sollte, würde nur der zweiten, der Ausdiffusionsstufe. Die Ordinate die geringe vom Gewicht erzeugte Kraft auf das 15 der Zeichnung zeigt die Konzentration der Stör-Schiffchen einwirken. Das Spill 24 würde lediglich Stellenatome in Atomen/cm³, und die Abszisse mißt aufwinden ohne Gefahr, daß eine starke Kraft den die Diffusionstiefe im Plättchen in bezug auf die Inhalt des Arbeitsschiffchens herausschleudert und Plättchenoberfläche. Am Ende der ersten Stufe zeigt den Ofen beschädigt. die Kurve einen einfachen Diffusionsprozeß und be-

Bei der zweiten Phase des Zweistufendiffusions- ao sitzt die Form einer Gaußschen Fehlerverteilungsverfahrens wird ein Diffusionsofen verwendet, dessen kurve. Es hat sich eine Sperrschicht gebildet, die Bauart der des in Fig. 1 beschriebenen gleich ist. etwa 0,4pm von der Diffusionsoberfläche entfernt Da im zweiten Arbeitsgang die Ausdiffusion in einem ist. Man sieht, daß sich die Konzentration der Störvon dotierenden Fremdstoffen völlig freien Wasser- stellen zur Oberfläche hin stark erhöht, wo sie etwa Stoffstrom bewirkt werden soll, ist es klar, daß der 25 2 · 10¹⁷ Atome/cm³ beträgt. Eine dementsprechend Verunreinigungs- und Verdampfungsabschnitt 12 im hohe Oberflächendichte der Störstellen ergäbe eine zweiten Arbeitsgang überflüssig ist, ebenso die sehr niedrige Sperrspannung, wenn der Körper als Dotierstoffquelle 17 und die Magnetsteuerung 19. Es Transistor in dieser Form verwendet würde. ist eine Heizregelung vorgesehen, um das geeignete Nach dem Abkühlen des Halbleiterplättchens wird

Temperaturprofil im Diffusionsofen und in den Kühl- 30 das Erzeugnis der ersten Verfahrensstufe zum Rohabschnitten aufrechtzuerhalten. Aus Bequemlich- material der zweiten Verfahrensstufe. Zur Ausfühkeitsgründen wird das gleiche thermische Profil ver- rung der letzteren wird ein Ofen wie nach F i g. 1 wendet. Jedoch kann im nunmehr nicht benutzten verwendet, der gleichfalls eine Gaszufuhr hat, welche Quellenteil jedes Wärmeprofil bestehen, vorausge- Wasserstoff während des Stadiums der Ausdiffusion setzt, daß das Wärmeprofil des Arbeitsabschnitts 35 oder Stickstoff als Spülgas durch das Eintrittsrohr nicht beeinflußt wird. Wenn gleiche Wärmeprofile 15 liefert. Wegen der Forderung nach Antimonfreiin den öfen für beide Stufen benutzt werden, kön- heit in der zweiten Stufe braucht die Fremdstoffnen die Öfen umschichtig unter entsprechender Aus- quelle 17, das Rohr 18 und die magnetische Kuppwechselung des Ofenrohrs der ersten Stufe gegen ein lung 19 nicht vorgesehen zu werden. Ferner besteht antimonfreies Ofenrohr der zweiten Stufe benutzt 40 keine Veranlassung mehr, im Abschnitt 12 den werden. Fremdstoff zu verdampfen. Die Trennung der ersten

Von dieser Bauart ausgehend, soll nunmehr eine von der zweiten Verfahrensstufe ist wesentlich, um Ausführungsfonn des Verfahrens nach der Erfin- die obenerwähnte Wirkung einer sekundären Verdung beschrieben werden, die die Herstellung einer unreinigung völlig auszuschalten. Aus dem gleichen Sperrschicht in einem Halbleiterkörper durch Diffu- 45 Grund ist es notwendig, ein neues Schiffchen 21 vorsion und Ausdiffusion in einer Wasserstoffatmo- zusehen. Der gesamte Aufbau der zweiten Stufe muß Sphäre betrifft. Es wird angenommen, daß die Diffu- frei von Verunreinigungen jeder Art sein. Die Halbsion unter Verwendung der Apparatur nach F i g. 1 leiterplättchen werden auf das Schiffchen gegeben vorgenommen worden ist. und in den entsprechenden Abschnitt 13 des zweiten

Während dieser ganzen Zeit hat die Quelle Anti- 50 Ofens mit der gleichen Entfernung von 14 wie in monatome in das Trägergas abgegeben, die vom Ab- der ersten Stufe übergeführt. In der Zeitspanne, in schnitt 12 nach Abschnitt 13 getragen werden, wo der sich die Halbleiterplättchen auf Ausdiffusionsein Teil Antimonatome auf das im Schiffchen be- temperatur befinden, diffundiert etwas Antimon aus findliche Halbleitermaterial gelangt und eindiffun- dem Plättchen heraus, was die Dichte der Störstellen diert. Wie erwähnt, wird dabei die Lage des ent- 55 in der Diffusionszone stark ändert. Die pn-Sperrstehenden pn-Übergangs ebenso die Konzentration schicht wird tiefer in das Plättchen verlegt und die der Störstellen im diffundierten Teil von der Diffu- Störstellenkonzentration in der Oberfläche kräftig sionsdauer sowie der Temperatur von Fremdstoff- verringert. Der Ausdiffusionsprozeß dauert etwa 200 quelle und Halbleiterkörper gesteuert. bis 360 Minuten. Die Halbleiterplättchen werden wie

Am Ende des Diffusionsschrittes wird die Anti- 60 in der ersten Verfahrensstufe langsam gekühlt, monquelle aus dem Abschnitt 12 im Rohr 18 zu- Die Beschaffenheit des Enderzeugnisses aus der

rückgezogen. Der Antriebsmotor 23 wird auf eine zweiten Stufe ergibt sich aus F i g. 3. Man sieht, daß ganz geringe Geschwindigkeit, etwa 1 bis 2 cm je die Sperrschicht etwa 0,6 um tiefer in das Plättchen Minute, gestellt und das Halbleitermaterial pro- hineinverlegt worden ist. Die Oberflächenkonzentragrammäßig aus dem Arbeitsteil des Abschnitts 13 65 tion der Störstellen beträgt jetzt 2 · 10¹⁶ Atome/cm³, in das Rohr 14 übergeführt. Das Schiffchen mit den sie ist also kleiner als die maximale Konzentration, Halbleiterkörpern kommt 18 Minuten nach dem Ver- die in einer Tiefe von etwa 0,4 μηι erscheint. Die lassen des Arbeitsteils des Abschnitts 13 im zentralen Gestalt der Kurve ist nicht mehr die einer Fehler-

verteilung. Die dadurch hervorgerufene starke Verminderung der Störstellenkonzentration an der Oberfläche sorgt für eine höhere Emitterspannung in Höhe von 10 Volt, wenn eine Emitterschicht an die Diffusionsoberfläche anlegiert wird. Mit der Beseitigung sekundärer Abgabe von Fremdstoffen in der Ausdiffusionsstufe werden die engen Möglichkeiten der einfachen Diffusion erweitert, und die Lage der Sperrschicht, ebenso der Verlauf des Konzentrationsprofils, können schärfer kontrolliert werden.

F i g. 2 zeigt einen mehr oder weniger qualitativen Vergleich von Transistoren, die nach den drei Diffusionsmethoden, nämlich durch einfache Diffusion, Diffusion mit begrenzter Quelle und nach der vorliegenden Zweistufendiffusionsmethode hergestellt worden sind. Die Lage der pn-Schichten in jedem Halbleiterplättchen ist so gewählt, daß sich für jede die gleiche Entfernung von der Diffusionsoberfläche ergibt. An der Fläche, auf der die Emitterschicht zu bilden ist, hat das Erzeugnis der zweistufigen Diffusion eine Störstellenkonzentration von etwa ein Viertel derjenigen der Diffusion mit beschränkter Quelle und von etwa ein Zehntel der der einfachen Diffusion. Die Darstellung eines Zusammentreffens der drei Kurven im η-Bereich, der der Sperrschicht unmittelbar vorausgeht, braucht nicht eine exakte Darstellung der Angelegenheit darzustellen. Wie früher festgestellt, wird die reine Fehlerverteilungskurve im tieferen Verlauf sowohl durch Ausdiffusion, als auch Diffusion mit beschränkter Quelle modifiziert. Bei einer Ausdiffusion langer Dauer ist anzunehmen, daß dieser Teil der Kurve nicht mit einer einfachen Fehlerverteilungskurve übereinstimmt.

Das beschriebene zweistufige Diffusionsverfahren

kann ohne weiteres auch auf andere Halbleiter und dotierende Substanzen angewandt werden, wenn Behandlungszeiten und -temperaturen entsprechend

ίο modifiziert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausdiffundieren dotierender Fremdstoffe aus einem Halbleiterkörper unter Einwirkung von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper während des Diffusionsvorganges einem strömenden, fremdstofffreien Gas ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus Wasserstoff besteht, welcher auf die Diffusionstemperatur erhitzt wird, bevor er mit dem Halbleiterkörper in Berührung kommt.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf das Ausdiffundieren von Antimon aus einem p-leitenden Germaniumplättchen in einem Wasserstoffstrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 702/1268