DE1439724C

DE1439724C - Method for diffusing impurities into a semiconductor body

Info

Publication number: DE1439724C
Authority: DE
Inventors: Reinhold 7100 Heilbronn Kaiser
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Publication date: 1972-04-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindiffundieren von Störstellen in einen Halbleiterkörper unter Verwendung eines mit den Diffusionsstörstellen versetzten und bei der Diffusion mit dem Halbleiterkörper in enger Berührung stehenden, die betreffenden Störstellen enthaltenden festen Körpers als Diffusionsquelle.The invention relates to a method for diffusing impurities into a semiconductor body using an offset with the diffusion impurities and during diffusion with the semiconductor body in close contact, containing the relevant imperfections as a solid body Diffusion source.

Die bekannten Verfahren haben alle den Nachteil, daß sie keine Diffusionsschichten gleichmäßiger Dicke im Halbleiterkörper ergeben. Dieser Nachteil wirkt sich beispielsweise bei Hochfrequenztransistoren mit diffundierter Basiszone, die nach der sogenannten Scheibentechnik hergestellt werden, dahingehend aus, daß die Basisweite über die Scheibe unterschiedlich ist, so daß die aus der Scheibe gewonnenen Einzelsysteme unterschiedliche Verstärkereigenschaften haben.The known methods all have the disadvantage that they do not provide diffusion layers that are more uniform Result in thickness in the semiconductor body. This disadvantage affects, for example, high-frequency transistors with diffused base zone, which are produced according to the so-called disk technology, to the effect that that the base width is different across the disk, so that the individual systems obtained from the disk have different amplifier properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der als Diffusionsquelle vorgesehene feste Körper vor dem Einbringen der Diffusionsstörstellen aufgerauht und anschließend mit den Diffusionsstörstellen gesättigt wird.The invention is based on the object of a method to show which does not have the disadvantages mentioned. To solve the task at hand is proposed according to the invention that the intended as a diffusion source solid body before Introducing the diffusion imperfections roughened and then saturated with the diffusion imperfections will.

Es ist bereits bekannt, eine Diffusion in einem Halbleiterkörper aus einer auf der Halbleiteroberfläche befindlichen und mit Störstellen versetzten Siliciumdioxidschicht vorzunehmen. Die Siliciumdioxidschicht wird bei dem bekannten Verfahren beispielsweise mit Phosphor versetzt. Bei dem bekannten Verfahren wird jedoch die Siliciumdioxidschicht vor dem Einbringen der Diffusionsstörstellen nicht aufgerauht.It is already known, a diffusion in a semiconductor body from one on the semiconductor surface located and staggered with defects to make silicon dioxide layer. The silicon dioxide layer is mixed with phosphorus, for example, in the known method. With the well-known However, the silicon dioxide layer is processed prior to the introduction of the diffusion impurities not roughened.

Es ist ferner bekannt, Störstellen in durch Aufrauhen gestörte Halbleiterschichten einzudiffundieren. Hierbei wird jedoch das Festkörper-Festkörper-Diffusionsverfahren, sondern das Gasdiffusionsverfahren angewandt.It is also known to diffuse impurities into semiconductor layers that are disturbed by roughening. Here, however, the solid-solid diffusion process is used, but the gas diffusion process was used.

Untersuchungen haben ergeben, daß durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung neben gleichmäßiger Diffusionstiefe auch nur eine kleine Toleranz im Oberflächenschichtwiderstand über die Scheibe erzielt wird.Research has shown that through the application of the method according to the invention, in addition to a uniform diffusion depth, also only a small one Tolerance in surface layer resistance is achieved across the disc.

Das Aufrauhen der festen Diffusionsquelle kann beispielsweise durch eine Sandstrahlbehandlung vorgenommen werden. Die Sättigung des Trägerkörpers mit den für den Halbleiterkörper bestimmten Diffusionsstörstellen erfolgt dadurch, daß in den Trägerkörper die für die Diffusion in den Halbleiterkörper vorgesehenen Störstellen vor dieser Diffusion in den Trägerkörper eindiffundiert werden. Diese Diffusionsbehandlung erfolgt beispielsweise durch Diffusion aus der Gasphase.The roughening of the solid diffusion source can be carried out, for example, by sandblasting will. The saturation of the carrier body with those intended for the semiconductor body Diffusion defects occur in that in the carrier body those for diffusion into the semiconductor body provided impurities are diffused into the carrier body before this diffusion. This Diffusion treatment takes place, for example, by diffusion from the gas phase.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Diffusion aus einer Glasschicht heraus in den zu diffundierenden Halbleiterkörper erfolgt. Dies erreicht man beispielsweise bei Verwendung eines Quarzkörpers als Trägerkörper, dessen Oberfläche, je nach Art der eindiffundierten Störstellen, ζ. B. in Borglas oder Phosphorglas umgewandelt wird.Particularly good results are achieved when the diffusion out of a glass layer into the to diffusing semiconductor body takes place. This can be achieved, for example, when using a Quartz body as the carrier body, the surface of which, depending on the type of impurities that have diffused in, ζ. Am Boron glass or phosphor glass is converted.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail.

Bei Verwendung eines Quarzkörpers als Trägerkörper bzw. Diffusionsquelle wird das vorgesehene Störstellenmaterial in die beispielsweise durch eine Sandstrahlbehandlung aufgerauhte Oberfläche des Quarzkörpers eindiffundiert. Wird in den Quarzkörper beispielsweise Phosphor eindiffundiert, so entsteht an der aufgerauhten Oberfläche eine Phosphorglasschicht, die bei einer Temperatur von ungefähr 1100⁰C hergestellt wird. Die Störstellenkonzentration im Trägergas und die Diffusionsdauer werden dabei so eingestellt, daß die erforderliche Sättigung des Trägerkörpers mit den Störstellen erzielt wird. Bei einer Temperatur von 1100° C beträgt die Diffusionszeit beispielsweise 5 Minuten.When using a quartz body as a carrier body or diffusion source, the intended impurity material is diffused into the surface of the quartz body, which has been roughened, for example, by a sandblasting treatment. Is diffused, for example, phosphorus in the quartz body, is produced on the roughened surface a phosphorus glass layer, which is prepared at a temperature of about 1100 ⁰ C. The concentration of impurities in the carrier gas and the duration of diffusion are set so that the required saturation of the carrier body with the impurities is achieved. At a temperature of 1100 ° C., the diffusion time is, for example, 5 minutes.

Zum Eindiffundieren der Störstellen in den zu diffundierenden Halbleiterkörper wird dieser mit der zu diffundierenden Seite auf die Diffusionsquelle gelegt. Diese besteht nach der Figur aus dem Quarzkörper 1, dessen Oberfläche durch die Phosphordiffusion in eine Phosphorglasschicht 2 umgewandelt wird.In order to diffuse the impurities into the semiconductor body to be diffused, it is with the to be diffused side placed on the diffusion source. According to the figure, this consists of the quartz body 1, the surface of which is converted into a phosphor glass layer 2 by the phosphorus diffusion will.

Bei der Phosphordiffusion aus der mit dem Halbleiterkörper 3 in unmittelbarer Berührung stehenden Phosphorglasschicht 2 entsteht im Halbleiterkörper die Diffusionszone 4. Die Herstellung der Diffusionszone 4 erfolgt bei derjenigen Temperatur, bei der die Diffusionsquelle mit den Störstellen gesättigt wurde, d. h. im speziellen Beispiel der Phosphordiffusion bei 1100° C. Die Dauer der Diffusionsbehandlung hängt von der jeweiligen Diffusionstiefe ab.During the phosphorus diffusion from those in direct contact with the semiconductor body 3 Phosphorus glass layer 2 creates the diffusion zone 4 in the semiconductor body. The diffusion zone 4 is produced at the temperature at which the Diffusion source has been saturated with the impurities, d. H. in the specific example of phosphorus diffusion 1100 ° C. The duration of the diffusion treatment depends on the respective diffusion depth.

Claims

Patent claims:

1. Method for diffusing impurities into a semiconductor body using one with the diffusion impurities and one with the semiconductor body during diffusion solid body in close contact and containing the relevant imperfections as a diffusion source, characterized in that the one provided as a diffusion source solid bodies roughened and then roughened before the introduction of the diffusion defects is saturated with the diffusion impurities.

2. The method according to claim 1, characterized in that the saturation of the diffusion source provided solid body with the diffusion defects is carried out by diffusion.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the provided as a diffusion source solid body made of quartz.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the provided as a diffusion source solid body made of ceramic.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the solid body is roughened by sandblasting.