DE1544174A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Dotierung von Halbleiterkoerpern - Google Patents

Description

a _eNi-c 8795

15«12„1966 Fb/Sl

Patent-

ά -.ing

^xi ΟΒ.ΕΕΪ BOSCH 6MBH, Stuttgart f> Brei^hsidstraßs

Die Erfindung betrifft eia Verfahren zur Dotisr^i? v-;.~, Ha körpern, bsi dem ein mit Botieroiigsst&ff angersiohertsi¹ 'Trä^i-ga otroBi lifcer den auf hoher licaii-eratiir gehaltetieii Ealtl^itsi'käFpei= geleitet wird, sowie eine Vöi-yishtung ?.ur öarobführii:·.:^ dieses Verfahrens«

.Bei einem bekannten Verfahren dieeer Art läßt man dsa yelzia X^ä·* gergaa aus einer ."Dliee oder Frit te durcli die flüs^sigs 5otisr??.ngß« substar.K Btröraen and leitet öae so mit Dotieriingsstoff te Trägergae über den erhitzten Halbleiterkörper&

Dieees Verfahren hai; ^edoÄ sen jfSachteii,- ciaiS felsir\et s

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BAD ORIGINAL

ROBERI BOSCH GlIBH H«Hr· 8795

Stuttgart i5o12o1966 ?b/Si

zu messende Trägorgasströme "benutzt werden müssen, die eine finierts und reproduzierbare Dotierung insbesondere dann erschweren, wenn niedrige Dotierungekonzentrationen erzielt werden sollen«.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem diese Nachteile vermieden werden» >

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur ür« zielung niedriger Dotierungakonsentrationen reines, mit Dotierungs« stoff anzureicherndes Trägergas intermittierend durch ein Anreicher ungsgefäß, welches in einer Trägergasatmosphäre dampfförmigen Dotierungssteff enthält, derart hindurchgeleitet wird, daß es den dampfförmigen Detierungsstoff mitnimmt_f und welter dadurch, daB da» eo mit Dotierangi:stoff angereicherte Trägergas über den erhitzten Halbleiterkörper geleitet wird.

Nach einer bevor äugten Ausgestaltung tier Erf ladung wird dabei

/ er

die Gsjnpffürmige Pliase des Boti-arimgsstoffes im Anraicwngsge=- fäß vor dem Durchhalten des Trägergases durch Verbinden dieses Gefäßes mit eineia. ?o:?ratsgefäß erseugt, welches DotierungBßtoff in fiiiseiger und dampfförmiger Phase enthält und in welchem ein bestimmter Dampfdruck lea "Dotierurigastoffee mittels eines Ther* moetaten oder im lisbad eingestellt worden ist*»

Um eine definierte und reproduzierbare öotierung zu erzielen, wird zweckmäßig Im A&reich/infSgefäB vor dem Darciileiten des Trä-» gergaees du-eh gaaligend langac Yerbinden mit dem Vorratagefäß · derselbe $artialdruulc d®e Dotierungsstoffea wie im Vorrategefäß eingestellt«

Bine wtitere Erniedrigung'der Dotierungskonzentration läßt sioli

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BAD Ä

UQB-ERl- EOSOH GMEH BoHr₀ 8795

Stuttgart 15c12ο1966 ?b/Sl

erKielen, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das aua *»m Ana?eicherungsgefäß austretende Trägergaß-Botierungsatoff-Öeiidseh, bevor ea zum Halbleiterkörper geführt wird, durch. Zusammenlegen mit reinem Trägergas noch^einmal verdünnt wird₀

In der Zeichnung, ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellte

Zur Anreicherung dee Trägergasea, das ein beliebiges Inertgas sein kann, vorzugsweise aber aua einem Stickstoff-Sauerstoff"Gemisch besteht, mit dein Dotierungsstoff, beispielsweise BBr, oder PCI,, dient ein Anreicherungsgefäß 1, Dieses ist über einen Dreiweghahn 2 sowohl alt einem Vorratsgefäß 3> das den Do« tierungsstoff enthält, als auch iait der Trägergaezuleitung 4 verbunden« xr* der Verbindungsteitung 5 zwischen Trägergaszuleitung 4 und Dreiweghahn 2 sind außerdem ein Regulierhahn- 6 und ein Druckflußmesser 7 angeordnet. In der vom ArTeicherungsgefäß 1 wegführenden Ausgangf^itung 8 ist f-;rner ein Absperrhahn 9 angeordnet»

Parallel zu der aus der Verbindungsleitung 5* ö.en gefäß 1 und der Ausgangsleitung 8 bestehenden Nebenstromleitung verläuft eine Hauptstromleitung 11, die sich hinter dem Absperrhahn 9 mit der Nebenstromleitung 10 zu einer Leitung 15 vereinigt, die zu dem erhitzten Halbleiterkörper führte Der Halbleiterkörper kann dabei beispielsweise aus Silizium bestehen. In der Hauptetromleitung 11 ist ferner ein Regulierhahn 12 und ein Durchflußmesaer 13 angeordnet.

Mit der erfindungßgemäßen Dotierungsvorrichtung wird die Dotierung der Halbleiterkörper in folgender Weiss durchgeführt%

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BAD ORfGtNAU

CS Qm ^~>

ROBERT BOSCH GMBH ' R₀Nr* 8795

Stuttgart 15c12„1966 Pb/Sl

Durch den Einfüllstutzen 14 wird zuerst in das Vorratsgefäß 3 der Dotierungastoff eingebracht und nach dem Verschließen dea Einfüllstutzen» 14 die gesamte Vorrichtung mit Trägergas gefüllte Nun wird der Dreiweghahn 2 in diejenige Stellung gebracht, die das Vorrategefäß 3 vom Anreicherurigsgefäß 1 trennte Hierauf wird

durch Eintauchen des Vorratsgefäßes 3 in die Temperierflüssigkeit eines Thermostaten oder in ein Eisbad der Dptierungsstoff auf konstante Temperatur gebrachte Der Dotierungsatoff erhält so im Vorratsgefäß 3 einen bestimmten Dampfdruck, der allein durch die Temperatur dieses Gefäßes bestimmt ist*. . , . · .

Wird nun der Dreiweghahn 2 in diejenige Stellung gebracht, die die Gefäße 1 und 3 miteinander verbindet, so stellt sich, sofern die Temperatur des Vorratsgefäßes 3 die'niedrigste Temperatur der ganzen Vorrichtung ist, derselbe Dampfdruck auch im Anreicherungsgefäß 1 ein, wenn nach einiger Zeit Gleichgewi ht erreicht ist. Nun wird der Dreiweghahn 2 so verdreht, daß das Vorratsgefäß 3 vom Anreicherungsgefäß 1 mit der Verbindungsleitung 5 verbunden wird. Durch einen geeignet gewählten Trägergasstrom, der mit Hilfe dea Regulierhahna 6 eingestellt wird, wird nun dae Anreicherungegefäß/naeh öffnen des Abeperrhahna 9 ausgeblasen. Der so mit Dotierungsstoff angereicherte Trägergasstrom wird zur Dotierung über die auf hoher Temperatur gehaltenen Halbleiterkörper geleitet«,

Wenn die Verhältnisse es erfordern, kann das aus dem Anreicherungsgefäß 1 austretende Trägergas-DotierungBstoff-iJemisch durch Zuleiten von reinem Trägergas aus der Kauptatromloitung 11 nocheinmal verdünnt werden·

Darüber hinaus kann die Dotierungskonzentration Isrreh Änderung der Temperatur öes VorratagafäSe^ 3 ir. weiten (irenaen verändert werden*
#

getrennt wird urd (ΐ.κ-.β Anreicherungggefiiö 1 ..5 .....

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BAD ORIGINAL

ROBERT BOSCH GMBH RοUrο 8?93

Stuttgart 15ot2o1966 Pb/Si

Das beschrieben© Dotierungsverfahren hat den Vorteil, daß die Anordnung und Form der Gefäße in keiner Weise auf die Dotierung Einfluß hat, so daß mit Hilfe dieses Verfahrens eine definierte und reproduzierbare Dotierung erreicht ¥/erden kann₀ Bas "/erfahren eignet sich besondere zur Erzielung niedriger Oberflächenkor^en-

IS 3

trationen um 10 Atome pro cm ο

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Claims (1)

1. ROBERT BOSCH GMBH 6 R₄Nr₉ 8795

   Stuttgart t5o12α1966 Fb/Sl

   PATENTANSPRÜCHE

   1« Verfahren zur Dotierung von Halbleiterkörpern, bei dem ein mit Dotierungsstoff angereicherter Trägergasatrom über den auf hoher Temperatur gehaltenen Halbleiterkörper geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung niedriger Dotiertmgakonzentrationen reines, mit Botierungsstoff anzureicherndes Trägergae intermittierend durch "ein Anreicherungegefäß (1), welches in ein er Trägergasatniosphäre dampfförmigen Doti^rungeetoff enthält, derart hindureingeleitet wird, daß es dsm dampfförmigen '.Dotierungsstoff mitnimmt„ und weiter .dadurch gekennzeichnet» daß das eo mit Dotierungsstoff angereicherte -Irlgergas üt>er den erhitstön Halbleiterkörper geleitet' wird* - .- ;

   2. Verfahren n&sk Anspruch 1, daduröh gekennzeichnet, daß die dampfförmige Phase dee Dotierungsstoffee im Anreicherungegefaß (1) vor dim Earchieiten des Trägergases durch Verbinden dieaee Öefäßei mit einem Vorratsgefäß (3) erzeugt wird, v/el-» chea Dotierungastoff ia flüssiger und dampfförmiger Phaae enthält und in "kichern ein bestimmtej.· Dampfdruck des Dotierungeitoffs mittel.} eines Thermostaten oder im Eiebad eingestellt worden Ist«

   3« Vftrfs.b.ren üsä üen Ansprüchen 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet,

   - 0 09β27/.1|.0.1.. ... -- 2 -BAD ORIGINAL

   ROBERT BOSCH GIIBH *r R.ITr* 8795

   Stuttgart . 15c12o1966 Fb/Sl

   um eine definierte und reproduzierbare Dotierung des Halbleiterkörpera zu erzielen, im Anreieherimgsgefäß (1) vor dem Durchleiten des Trägergases durch genügend langes Verbinden mit dem Vorratsgefäß (3) derselbe Partialdruek des Dotierunga-, stojfs wie im Yorratagefäß eingestellt YiIM₀

   ο Verfahren nagh den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichuet, daß aur Erzielung einer weiteren Erniedrigung der Dotier uiigßkonz ent ration das aus dem Anreicherungsgefäß (1) austretende Trägergas-Dotierungsetoff«Gemisch» bevor es zum Halbleiterkörper geführt wird, durch Zusammenleiten mit reinem Trägergaa nochein^al verdünnt wird«,

   5ο Vorrichtung zur Durchführung des Vei-i.'.:..i-e·?. nacli den Sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden des Vorratagefäßee (3)" mit dem Anreicherungegefäß (1) über einen Dreiweghähn (2) erfolgt, der außerdem mit der Trägergaezuleitung (4) verbunden ist und bei Unterbrechung der Verbindung zwischen Anreicherungsgefäß (1) und Vorrategefäß (3) die Trägergaezuleitung (4) mit dem Anreicherungsgefäß (1) verbindete

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, CaS In •der Verbindungsleitur.g (5) zwischen der Trägergaßzuleitung (4) und dem Dreiweghahn (2) ein üurchflußmeseer (?) und ein Esgu·- lierhahn (6) angeordnet eindc.

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   BADORIGiNAL ~ ⁵

   IiOBERT BOSCH GIIBH ° IMIr. 8795

   Stuttgart 15o12,1966 Fb/Sl

   7p Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Anreicherungsgefliß (1) wegfahren" den AuQganäsleitung (8) ein Absperrhahn (9) angeordnet lot, der bei der Dotierung der Halbleiterkörper geöffnet vird,

   Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bia 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Nebeastromleitung (10), die durch die Verbindungsleitung (5)_t da3 Anreicherungegefäß (i) und die Auegangaleitung (Θ) gebildet ist, eine Hauütstromleitung (11) angeordnet ist, die eich nach dem Absperrhahn (9) mit der Hebenstromleitung (10) S5U einer Leitung (15) vereinigt, die zu dem erhitzten Halbleiterkörper führto

   9ο Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bia 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptetroötleitung (11) ein Regulierhahn(i2) und ein Durchflußmeseer (13) angeordnet aindo

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