DE1291322B

DE1291322B - Verfahren zum Ziehen eines Zonen unterschiedlicher Dotierung aufweisenden Halbleiterkristalls

Info

Publication number: DE1291322B
Application number: DE1954S0038171
Authority: DE
Inventors: Dorendorf; Dipl-Phys Dr Heinz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-03-16
Filing date: 1954-03-16
Publication date: 1969-03-27

Description

Beim Ziehen von Halbleiterkristallen, beispielsweise aus Germanium, Silicium oder Verbindungen von Elementen der IM und V. Gruppe des Periodischen Systems, ist es bekannt, den Schmelzvorgang in einer Atmosphäre vorzunehmen, die sich nach der jeweiligen chemischen Beschaffenheit der Halbleiterschmelze richtet. Deshalb ist in den meisten Fällen die Verwendung einer neutralen Atmosphäre, beispielsweise aus Helium, üblich. Daneben kann auch eine reduzierend wirkende Atmosphäre, beispielsweise aus Wasserstoff, verwendet werden, wobei auch dem reduzierenden Gas Wasserdampf zugesetzt sein kann. Durch diesen Zusatz wird der spezifische Widerstand des aus der Schmelze kristallisierenden Halbleitermaterials beeinftußt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen eines Zonen unterschiedlicher Dotierung, insbesondere unterschiedlichen Leitungstyps, aufweisenden Halbleiterkristalls aus Germanium, Silicium oder AniBv-Verbindungen aus einer wechselnde Dotierung aufweisenden Schmelze des Halbleiters unter Anwendung eines oxydierenden Gasstroms. Dieses Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vor dem Wechsel der Dotierung der oxydierende Gasstrom derart durch die Schmelze hindurchgeleitet wird, daß die in der Schmelze vorhandene Dotierung mindestens teilweise unwirksam wird. Zweckmäßig wird während des Durchleitens des Gases durch die Schmelze diese gerührt. Als oxydierendes Gas empfiehlt sich die Verwendung mindestens eines der Stoffe Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxyd.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor jedem Dotierungswechsel wird somit die vorher vorhandene Dotierung der Schmelze auf ein unschädliches Maß herabgesetzt bzw. vollkommen beseitigt, so daß die - z. B. beim Wechseln des Leitungstyps - erforderliche überdotierung der Schmelze vermieden wird. Aus diesem Grund werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Halbleiterkristalle erzeugt, die weniger Störstoffe und damit auch weniger Kristallfehler enthalten als Halbleiterkristalle, die in konventioneller Weise unter Umdotierung der Schmelze hergestellt werden. Implizit werden außerdem Verunreinigungen erfaßt, die unabsichtlich in die Schmelze gelangt sind.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Ausübung der Erfindung beispielsweise dargestellt. In einem Schmelztiegel 1 aus Graphit befindet sich flüssiges vorgereinigtes Germanium. Mittels eines in einer Halterung 4 befestigten Impfkristalls wird der Germaniumkristall 3 aus der Schmelze in an sich bekannter Weise in Richtung des Pfeiles 5 nach oben gezogen. Der Kristall wird in üblicher Weise im Sinne des Pfeiles 6 gedreht. über den Zuführungskanal ? wird die Dotierung der Schmelze vorgenommen. Vor jedem Wechsel der Dotierung der Schmelze wird die alte Dotierung der Schmelze mindestens teilweise unschädlich gemacht, indem durch die im Tiegelboden vorgesehenen Kanäle 10 ein schwach oydierendes Gasgemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf und/oder Kohlenoxyd oder Kohlendioxyd in die Schmelze 2 eingeleitet wird. Der Zufluß des aus einem Vorratsbehälter 9 stammenden Gases wird durch einen Hahn 8 geregelt. Die in dem Behandlungsgefäß 13 während des eigentlichen Ziehvorgangs aufrechtzuerhaltende, beispielsweise aus Wasserstoff bestehende Atmosphäre wird durch den Behälter 11 geliefert und über den Hahn 12 geregelt. Die während des Einsatzes der oxydierenden Atmosphäre aus den Kanälen 10 erzielte Beseitigung der alten Dotierung der Schmelze 2 wird durch Rühren der Schmelze unterstützt. Die in der Zeichnung nicht dargestellten, zum Rühren der Schmelze erforderlichen Mittel können in bekannter Weise auch während des Ziehens des Kristalls 3, z. B. in Abhängigkeit von dem jeweiligen Dotierungsgehalt der Schmelze oder der Ziehgeschwindigkeit, eingesetzt werden.

Claims

Patentanspräche: 1. Verfahren zum Ziehen eines Zonen- unterschiedlicher Dotierung, insbesondere unterschiedlichen Leitungstyps, aufweisenden Halbleiterkristalls aus Germanium, Silicium oder A" ,By-Verbindungen aus einer wechselnde Dotierung aufweisenden Schmelze des Halbleiters unter Anwendung eines oxydierenden Gasstromes, d a -durch gekennzeichnet, daß jeweils vor dem Wechsel der Dotierung der oxydierende Gasstrom derart durch die Schmelze hindurchgeleitet wird, daß die in der Schmelze vorhandene Dotierung mindestens teilweise unwirksam wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Durchleitens des Gases durch die Schmelze die Schmelze gerührt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxydierendes Gas mindestens einer der Stoffe Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlendioxyd verwendet wird.