DE1419656B2 - Verfahren zum dotieren eines stabfoermigen koerpers aus halbleitermaterial, insbesondere aus silicium, mit bor - Google Patents
Verfahren zum dotieren eines stabfoermigen koerpers aus halbleitermaterial, insbesondere aus silicium, mit borInfo
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Description
Halbleiteranordnungen wie Gleichrichter, Transistoren, Photodioden, Vierschichtanordnungen u. dgl.
bestehen meistens aus einem im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper, z. B. aus Silicium, Germanium
oder einer intermetallischen Verbindung der III. und V. bzw. der II. und VI. Gruppe des Periodensystems,
auf den Elektroden, z. B. durch Legieren, aufgebracht sind.
Zu ihrer Herstellung werden in größeren Mengen Halbleitermaterialien mit definierten Eigenschaften
benötigt. Diese werden deshalb hoch gereinigt, z. B. durch tiegelfreies Zonenschmelzen, und anschießend
entweder in diesem hoch gereinigten Zustand oder nach der Zufügung von definierten Dotierungszusätzen zu Halbleiteranordnungen verarbeitet.
Bei einem derartigen Dotierungsverfahren wird auf einem dünnen, stabförmigen Körper aus Halbleitermaterial,
welcher stark dotiert ist, undotiertes Halbleitermaterial abgeschieden und anschließend
durch tiegelfreies Zonenschmelzen die Dotierungskonzentration über den gesamten Querschnitt des so
entstandenen Halbleiterstabes vergleichmäßigt. Für diese und auch für andere Zwecke wird ein hochdotiertes
Ausgangsmaterial benötigt, das beispielsweise dadurch gewonnen wird, daß der Halbleiterstab
mit einem Verunreinigungsstoff in fester Form, beispielsweise mit einem Stück Bor, abgerieben wird
(vgl. österreichische Patentschrift 211 874).
Neben dem erwähnten Verfahren zum Einbringen von Bor in einen stabförmigen Körper aus Halbleitermaterial
ist noch ein anderes Verfahren bekanntgeworden. Hierbei wird ein Bor enthaltender
Glasfaden auf einen Halbleiterstab aufgeschmolzen und dieser danach dem tiegelfreien Zonenschmelzen
unterworfen (vgl. österreichische Patentschrift 209 955).
Die bekannten Verfahren erfordern eine Vielzahl von anschließenden Zonenzügen, um eine einigermaßen
gleichmäßige Bordotierung über den gesamten Halbleiterstab zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren eines stabförmigen Körpers aus Halbleitermaterial,
insbesondere aus Silicium, mit Bor, durch Aufbringen von Bor auf den stabförmigen
Körper und anschließendes tiegelfreies Zonenschmelzen desselben. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Bor mit einer Korngröße von 5 bis 500 μ verwendet wird und
daß das Borpulver in eine Längsnut des stabförmigen Halbleiterkörpers eingebracht wird. Vorzugsweise
wird ein Borpulver mit einer Korngröße von 50 bis 100 μ verwendet.
Borpulver mit geringerer Korngröße, z. B. staubförmiges Borpulver, weist den Nachteil auf, daß die
sich an Luft bildenden Nitridhäute ein Einbringen des Bors in das stabförmige Halbleitermaterial erschweren.
Bornitrid, welches mit in einen Halbleiterstab, ζ. B. aus Silicium oder aus Germanium, eingedrungen
ist, erweist sich ferner beim Einkristallzüchten als schädlich.
Andererseits ist auch der Korngröße nach oben eine Grenze gesetzt, da große Borkörner beim Aufschmelzen
des Halbleitermaterials Mischkristalle mit diesen bilden. Es ist deshalb bei großen Korngrößen
ein sehr langsames Schmelzen notwendig, weil sonst Legierungen, die sich aus dem Bor und dem Halbleitermaterial
bilden, ebenfalls das Einkristallwachstum verhindern.
An Hand eines Ausführungsbeispieles, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hervorgehen,
soll die Erfindung näher erläutert werden. In einen Halbleiterstab, beispielsweise einen SiIiciumstab,
von etwa 100 g Gewicht, wird eine Nut eingebracht, z. B. eingefräst, welche parallel zur
Längsachse des Stabes verläuft. Etwa 200 mg Bor werden mit Wasserglas angerührt und diese Mischung
in die Nut eingebracht. Anschließend wird der Halbleiterstab langsam auf etwa 900° C aufgeheizt und
auf dieser Temperatur etwa 3 Stunden belassen.
Hierdurch wird die Feuchtigkeit des Wasserglases und chemisch gebundenes Wasser beseitigt, welche
beim anschließenden Zonenschmelzen schädlich wären.
Danach wird eine Schmelzzone durch den gesamten Halbleiterstab geführt, worauf sich eine glasige
Schlacke an der Oberfläche des Halbleiterstabes aus den Resten des Wasserglases bildet. Diese
Schlacke wird anschließend entfernt, beispielsweise abgekratzt, und danach mindestens eine weitere
Schmelzzone durch den Halbleiterstab geführt. Nach dieser Behandlung weist das Halbleitermaterial,
welches vorher einen spezifischen Widerstand von etwa 100 bis 500 Ohm · cm besaß, einen spezifischen
3 4
Widerstand von 4 · 10~3 Ohm ■ cm auf. Der Halb- hierbei als vorteilhaft erwiesen, diesen Einkristallleiterstab
ist also mit Bor hochdotiert. impfung erst beim zweiten Zonendurchgang anzu-Zweckmäßigerweise
wird der Halbleiterstab in be- schmelzen bzw. erst beim zweiten Zonendurchgang kannter Weise durch Ansetzen eines einkristallinen den Startpunkt der Schmelzzone in diesen Impfling
Impflings in einen Einkristall verwandelt. Es hat sich 5 zu verlegen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Dotieren eines stabförmigen Körpers aus Halbleitermaterial, insbesondere aus
Silicium, mit Bor, durch Aufbringen von Bor auf den stabförmigen Halbleiterkörper und anschließendes
tiegelfreies Zonenschmelzen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges
Bor mit einer Korngröße von 5 bis 50Ou verwendet wird und daß das Borpulver in eine
Längsnut des stabförmigen Holbleiterkörpers eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Borpulver mit einer Korngröße von 50 bis 100 μ verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Borpulver mit
Wasserglas vermischt und dann in die Längsnut des stabförmigen Halbleiterkörper eingebracht
wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
nach dem Einbringen des Gemisches aus Borpulver und Wasserglas durch langsames Erwärmen
des Halbleiterkörpers auf etwa 900° C erhitzt und auf dieser Temperatur mehrere Stunden
belassen wird und daß anschließend der Halbleiterkörper zonengeschmolzen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Durchgang
der Schmclzzonc durch den Halbleiterkörper die aus dem Wasserglas herrührenden Schlacken von
dem Halbleiterkörper entfernt und danach noch mindestens ein Zonendurchgang durchgeführt
wird.
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