DE1544310C3 - Process for diffusing dopants into compound semiconductor bodies - Google Patents
Process for diffusing dopants into compound semiconductor bodiesInfo
- Publication number
- DE1544310C3 DE1544310C3 DE1544310A DE1544310A DE1544310C3 DE 1544310 C3 DE1544310 C3 DE 1544310C3 DE 1544310 A DE1544310 A DE 1544310A DE 1544310 A DE1544310 A DE 1544310A DE 1544310 C3 DE1544310 C3 DE 1544310C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- diffusion
- silicon oxide
- oxide layer
- dopants
- compound semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/10—Glass or silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/02—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the solid state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/16—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases
- C30B31/165—Diffusion sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
- H01L21/02216—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindiffun- Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verdieren von Dotierungsstoffen in Verbindungshalb- fahrens besteht darin, daß sich durch die Siliziumleiterkörper, wobei die Oberfläche des Halbleiter- oxidschicht nicht nur die Oberflächenkonzentration körpers durch eine Siliziumoxidschicht abgedeckt der Dotierungsstoffe, sondern auch das Diffusionsund einer die Dotierungsstoffe enthaltenden Atmo- 5 profil im Halbleiterkörper besser kontrollieren lassen. Sphäre ausgesetzt wird. Ferner kann man den Diffusionsprozeß nicht nur inThe invention relates to a method for diffusion. Another advantage of the diffusion according to the invention of dopants in connection halfway consists in the fact that through the silicon conductor body, the surface of the semiconductor oxide layer not just the surface concentration body covered by a silicon oxide layer of the dopants, but also the diffusion and an atmospheric profile containing the dopants in the semiconductor body can be better controlled. Sphere is suspended. Furthermore, the diffusion process can not only be seen in
Es ist schon ein derartiges Verfahren bekanntge- einem geschlossenen System, .sondern beispielsweise worden (deutsche Auslegeschrift 1 086 512), bei dem auch in einem einseitigen offenen Rohr durchführen, die Oberfläche eines Siliziumkristalls während des Das erfindungsgem'iße Verfahren eignet sich also Diffusionsprozesses durch eine Siliziumoxidschicht io besonders für das Eindiffundieren von Dotierungsgeschützt wird. Bei dem bekannten Verfahren ist die Stoffen an ausgewählten O'oerilächenbereichen der dünne Siliziumoxidschicht vor dem Diffusionsprozeß besonders temperaturempfindlichen III-V-Verbinauf das Siliziumplättchen aufzubringen oder man läßt dungshalbleiter, insbesondere des Galliumarsenids. sie während des Diffusionsprozesses wachsen. Diese Im Gegensatz zu dem erwähnten vorbekannten Oxidschicht dient als Sperre für alle Verunreinigungen 15 Verfahren, bei dem man die Oxidschicht in einer mit Ausnahme des Galliums, welches gewolltermaßen oxydierenden Atmosphäre aus dem Material des die Oxidschicht durchdringt und in die Oberfläche Halbleiterkörpers selbst herstellt, läßt sich eine Oberdes Siliziumplättchens eindiffundiert. Eine Art der flächenoxidschicht bei einem Verbindungshalbleiter Herstellung der Siliziumoxidschicht bei den bekannten nicht auf diese Weise erzeugen, weil eine seiner Kom-Verfahren besteht darin, daß man das Siliziumplätt- 20 ponenten schneller sublimiert als die andere und deschen in eine oxydierende. Atmosphäre bringt, in der halb die Oberfläche des Kristalls unbrauchbar dann die Oxidschicht aus den oberen Schichten des werden würde. Es empfiehlt sich daher besonders, Plättchens von selbst entsteht. die Siliziumoxidschicht, auf den Halbleiterkörper auf-. Es ist ferner bekannt, daß Verbindungshalbleiter, zusprühen und die Aufsprühzeit in Abhängigkeit von insbesondere halbleitende Substanzen aus Verbin- 25 der gewünschten Dicke der Siliziumoxidschicht zu düngen eines Elements der Gruppe III mit einem steuern; als besonders zweckm'ißig hat sich ein elek-Element der Gruppe V des Periodischen Systems trostatisches Aufsprühverfahren erwiesen, bei dem (sogenannte III-V-Verbindungen) die Eigenschaft auf- eine Siliziumkathode verwendet und in einer sauerweisen, daß wenigstens ein Bestandteil bei denjenigen stoffhaltigen Atmosphäre geirbeitet wird. Temperaturen, bei denen die Dotierungsstoffe in die 30 Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung Halbleiter eindiffundiert werden, leicht flüchtig ist; ergeben si;h aus der nachfolgenden Beschreibung, die dies trifft insbesondere auf Galliumarsenid, Indium- der Erläuterung der Zeichnung dient; es zeigt arsenid und Blei-Tellurid zu. Die Oberflächenbereiche F i g. 1 schemxtisch eine Vorrichtung zur Hereines solchen Halbleiterkörpers werden also während stellung einer Siliziumoxidschicht auf einem Verbindes Diffusionsprozesses zerstört. 35 dungshalbleiter,Such a method is already known in a closed system, but for example (German Auslegeschrift 1 086 512), in which also carry out in a one-sided open pipe, the surface of a silicon crystal during the The method according to the invention is therefore suitable Diffusion process protected by a silicon oxide layer especially for the diffusion of doping will. In the known method, the fabrics are applied to selected areas of the surface thin silicon oxide layer before the diffusion process, particularly temperature-sensitive III-V connection to apply the silicon wafer or one leaves training semiconductors, in particular of gallium arsenide. they grow during the diffusion process. This in contrast to the previously mentioned Oxide layer serves as a barrier for all impurities 15 process in which the oxide layer in one with the exception of gallium, which is deliberately an oxidizing atmosphere from the material of the penetrates the oxide layer and produces the semiconductor body itself in the surface, can be a top Silicon plate diffused. One type of surface oxide layer in a compound semiconductor Manufacture of the silicon oxide layer in the case of the known does not produce it in this way, because one of its com processes is that one sublimates the silicon plate 20 components faster than the other and deschen into an oxidizing one. Brings atmosphere in which half the surface of the crystal is unusable then the oxide layer would become from the top layers of the. It is therefore particularly recommended Plate arises by itself. the silicon oxide layer on the semiconductor body. It is also known that compound semiconductors, spray and the spray time as a function of in particular semiconducting substances made of compound to the desired thickness of the silicon oxide layer fertilizing a Group III element with a control; An elek element has proven to be particularly useful of Group V of the Periodic Table proved to be a static spray method in which (so-called III-V compounds) have the property of using a silicon cathode and in an acidic manner that at least one component is geirbeitet in those atmospheres containing substances. Temperatures at which the dopants in the 30 Further Features and Details of the Invention Semiconductors are diffused in, is highly volatile; result from the following description, the this applies in particular to gallium arsenide, indium - serves to explain the drawing; it shows arsenide and lead telluride too. The surface areas F i g. 1 schematically a device for Hereines Such a semiconductor body are so during the position of a silicon oxide layer on a connection Diffusion process destroyed. 35 semiconductors,
Es ist schließlich schon vorgeschlagen worden F i g. 2 schematisch ein; Vorrichtung zum elektri-Finally, it has already been proposed FIG. 2 schematically a; Device for electrical
(deutsche Auslegeschrift 1 277 827), zur Vermeidung sehen Aufsprühen einer Siliziumoxidschicht auf einen(German Auslegeschrift 1 277 827), see to avoid spraying a silicon oxide layer on one
solcher unerwünschter Veränderungen der Ober- Verbindungshalbleiter, die genügend dick ist, umsuch undesirable changes in the upper compound semiconductor that is thick enough to
flächenbereiche von Verbindungshalbleiterkörpern die die Halbleiteroberfläche während der Diffusion zusurface areas of compound semiconductor bodies which close the semiconductor surface during diffusion
gesamte Halbleiteroberfläche mit einer zusammenhän- 40 schützen,protect the entire semiconductor surface with a coherent 40,
genden, gleichmäßigen Siliziumoxidschicht abzudecken. F i g. 3 ein zum Teil mit einer Siliziumoxidschutz-to cover the evenly distributed silicon oxide layer. F i g. 3 a partially with a silicon oxide protection
Die Erfindung befaßt sich nun mit derartigen Ver- schicht überde:ktes Halbleiterplättchen, das einer zurThe invention is now concerned with such a layer overde: ktes semiconductor wafer that one for
bindungshalbleitern, und es liegt ihr die Aufgabe zu- Diffusion eines Dotierungsstoffes in den Halbleitercompound semiconductors, and it is her task to diffuse a dopant into the semiconductor
gründe, beim Diffusionsprozeß die Verarmung des geeigneten Atmosphäre ausgesetzt war,reasons, the impoverishment of the suitable atmosphere was exposed during the diffusion process,
Verbindungshalbleiters an einem seiner Bestandteile 45 F i g. 4 schematisch einen Schnitt durch eine Vor-Compound semiconductor on one of its components 45 F i g. 4 schematically a section through a front
infolge der hohen Temperaturen zu verhindern, zu- richtung mit geschlossenem Rohr zur Durchführungto prevent due to the high temperatures, finishing with a closed pipe for implementation
gleich jedoch eine selektive Dotierung zu ermöglichen. des Diffusionsverfahrens,however, to enable selective doping at the same time. the diffusion process,
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs er- F i g. 5 schematisch eine Vorrichtung mit offenen:On the basis of a method of FIG. 5 schematically a device with open:
wähnten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung Rohr zur Diffusion von Dotierungsstoffen durch einementioned type, this object is according to the invention for the diffusion of dopants through a tube
dadurch gelöst, daß zum Eindiffundieren der Dotie- 50 Siliziumoxidschicht hindurch in einen Verbindungssolved in that for diffusing the doping 50 silicon oxide layer through into a connection
rungsstoffe lediglich in ausgewählte Bereiche der Ober- halbleiter hinein,substances only in selected areas of the upper semiconductors,
fläche des Halbleiterkörpers eine Siliziumoxidschicht Fig. 6, 7, 8, 9 typische Diffusionskurveri für einersurface of the semiconductor body a silicon oxide layer Fig. 6, 7, 8, 9 typical diffusion curves for a
unterschiedlicher Dicke aufgebiacht wird, die über Verbindungshalbleiter mit und ohne Siliziumoxiddifferent thickness is applied, which is via compound semiconductors with and without silicon oxide
den ausgewählten Bereichen so dünn ist, daß sie von schutzschicht,the selected areas are so thin that they have a protective layer,
den Dotierungsstoffen während der Diffusion durch- 55 Fig. 10 schematisch die Diffusion für einen ebenerthe dopants during the diffusion through 55 Fig. 10 schematically the diffusion for a plane
drungen wird, und die über den anderen Stellen der p-n-Ubergang unter Verwendung einer Siliziumoxydis penetrated, and over the other places the p-n junction using a silicon oxide
Oberfläche des Halbleiterkörpers so dick ist, daß schicht mit verschiedenen Dickenbereichen,The surface of the semiconductor body is so thick that layer with different thickness ranges,
keine Dotierungsstoffe hindurchdiffundieren können. ' In F i g. 1 ist schematisch eine Vorrichtung dargeno dopants can diffuse through. 'In Fig. 1 is a schematic representation of a device
Selbst an ihren dünnen Stellen verhindert die SiIi- . stellt, mittels der eine Siliziumoxidschicht auf eine:Even in its thin places, the SiIi- prevents. represents, by means of which a silicon oxide layer on a:
ziumoxidschicht ein Abdampfen einer der Kompo- 60 Verbindungshalbleiterunterlage hergestellt werdetziumoxidschicht an evaporation of one of the composite 60 compound semiconductor substrate is produced
nenten des Verbindungshalbleiters. Im Gegensatz zu kann. Bei dem dargestellten Dampfstromverfahreicomponents of the compound semiconductor. As opposed to can. In the case of the vapor flow method shown
dem bekannten Verfahren dient bei der Erfindung je- wird ein Ablagerungsrohr 2 von einem Einzonenofen.'the known method is used in the invention in each case by a deposition tube 2 from a single-zone furnace.
doch die Oxidschicht nicht als selektives Filter für be- gehalten. Das Rohr 2 kann aus Quarz oder anderenbut the oxide layer is not considered to be a selective filter. The tube 2 can be made of quartz or other
stimmte Dotierungsstoffe, sondern sie soll in ihren geeignetem Metarial bestehen. In dem Rohr 2 becorrect dopants, but it should exist in its suitable metarial. In the tube 2 be
dünnen Bereichen sämtliche vorhandenen Dotierungs- 65 findet sich ein Schiffchen oder eine Stütze 3, die duthin areas of all existing doping 65 there is a boat or a support 3, which you
stoffe durchlassen, während sie an allen Stellen eine Halbleiterunterlage 4 hält, welche mit SiliziumoxkLet substances through while it holds a semiconductor substrate 4 at all points, which with silicon oxk
Zerstörung der Oberfläche des Halbleiterkörpers in- zu beschichten ist. An einem Ende des Rohres 2 isDestruction of the surface of the semiconductor body is to be coated. At one end of the tube 2 is
folge der hohen Temperaturen verhindert. eine Absaugkapps 6 angebracht, durch die verbrauchtdue to the high temperatures. a suction cap 6 attached, consumed by the
3 43 4
Reagenzien und ihre Produkte abgeführt werden dargestellten) Kammer angebracht, die eine Steuerung
können. Am anderen Ende des Rohres 2 befindet sich der Umgebungsbedingungen gestattet,
ein Einlaßteil 7. In einem Behälter 8 befindet sich eine Typische Arbeitsbedingungen zum elektrischen AufFlüssigkeit
9, z. B. Tetraäthoxysilan oder irgendein sprühen einer Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke
anderes geeignetes organisches Oxysilan. Durch einen 5 von etwa 1000 ÄE je Stunde auf ein Verbindungshalb-Trägergaseinlaß
10 unter der Oberfläche der Flüssig- leiterplättchen werden unter den folgenden Bedinkeit
9 wird eine steuerbare Menge eines Trägergases, gungen erreicht: als Umgebung für den Sprühvorgang
z.B. Sauerstoff, in den Behälter8 eingeführt und wird ein Gasdruck von 60μ Sauerstoff aufrechterreißt
die Flüssigkeit 9 mit. An das Auslaßrohr 11 halten. Die Siliziumkathode 50 ist eine hochkristalline
sind ein Einlaßrohr 12 zum Zuführen von Sauerstoff io Scheibe von etwa. 10 cm Durchmesser mit einem
zur Verdünnung des Trägergases und ein Einlaß- spezifischen Widerstand von weniger als 0,01 Ohm-cm
ventil 13 zum Zuführen reinen Stickstoffes oder eines (mit Arsen dotiert). Der Abstand zwischen der Oberanderen
Inertgases in das System angeschlossen. ■ fläche der Siliziumkathode und der Unterseite desReagents and their products are discharged (shown) chamber attached, which can be a controller. At the other end of the pipe 2 is the ambient conditions permitted
an inlet part 7. In a container 8 there is a typical working condition for electrical liquid 9, e.g. B. tetraethoxysilane or any spray of a silicon dioxide layer with a thickness of other suitable organic oxysilane. A controllable amount of a carrier gas is achieved under the following conditions 9 through a 5 of about 1000 ÄE per hour on a compound semi-carrier gas inlet 10 below the surface of the liquid conductor plate: as an environment for the spraying process, e.g. oxygen, is introduced into the container 8 and if a gas pressure of 60μ oxygen is maintained, the liquid 9 is carried along with it. Hold on to the outlet pipe 11. The silicon cathode 50 is a highly crystalline are an inlet tube 12 for supplying oxygen io slice of about. 10 cm diameter with a valve 13 for the dilution of the carrier gas and an inlet specific resistance of less than 0.01 ohm-cm for supplying pure nitrogen or one (doped with arsenic). The distance between the upper other inert gases connected to the system. ■ area of the silicon cathode and the underside of the
Die Vorrichtung zur Dampfstromablagerung von Probenhalters beträgt etwa 3,2 cm.
Siliziumoxid nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Flüssiges 15 In .F ig. 3 ist schematisch ein Verbindungshalb-Tetraäthoxysilan
wird unter normalen Raumbe- leiterplättchen 80 gezeigt, das eine Siliziumoxiddingungen
gehalten. Durch den Trägeretnlaß 10 tritt schicht 81 hat, welche durch elektrisches Aufsprühen
Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von von SiliziumdiDxyd oder mittels anderer Verfahren
14,15 1/Std. (bei Normbedingungen) ein, reißt dabei hergestellt ist und die nur einen Teil des Plättchens 80
Tetraäthoxysilan mit und geht in das Auslaßrohr 11. 20 bedeckt. Läßt man einen Dotierstoff in das Plätt-Eine
Sauerstoffverdünnung wird dur;h Einführen chen 80 hineindiffundieren, so entsteht unter dam
von 28,3 1 Sauerstoff pro Stunde (bsi Normbedin- Bereich des Plättchens, der nicht \^>n der Schutzgungen)
in das Rohr 11 durch das Einlaßrohr 12 er- schicht 81 bedeckt ist, ein ungleichförmiger Diffusionshalten. Der Stickstoffstrom wird (während des an- übergang 82, während unter der Schutzschicht 81 ein
fänglichen Erhitzens) abgeschaltet und daher die 25 gasförmiger ebener Diffusionsübergang 83 gebildet
Reagenzien in das Quarzrohr 2 eingeführt. Vorher wird. Hieraus ist ersichtlich, daß die Siliziumoxidwird
ein Schiffchen 3 aus Quarz mit den Plättchen 4 schicht 81 während der Diffusion die Oberfläche des
aus Verbindungshalbleitermaterial, die beschichtet Halbleiters schützt und das Entstehen eines ungleichwerden
sollen, in die Reaktionszone gebracht, in der mäßig ausgebildeten Diffusionsüberganges verhindert,
sie dann dem Reaktionsstrom ausgesetzt werden. 3° der durch Verlust des flüchtigen Bestandteiles aus der
Wird eine Reaktionstemperatur von 6030C aufrecht- Oberfläche des Verbindungshalbleiters hervorgerufen
erhalten, so werden je Stunde 2 300 ÄE Siliziümoxid wird.The device for the vapor flow deposition of the sample holder is approximately 3.2 cm.
Silicon oxide according to FIG. 1 works like this: Liquid 15 In .F ig. 3 is a schematic of a compound semi-tetraethoxysilane is shown under normal space conductor plates 80 that maintain silicon oxide conditions. Layer 81 passes through the carrier inlet 10, which by electrical spraying of oxygen at a flow rate of silicon dioxide or by means of other methods 14.15 1 / hour. (under normal conditions), it tears in the process and only part of the plate 80 is covered with tetraethoxysilane and goes into the outlet pipe 11.20. If a dopant is allowed to diffuse into the platelet, an oxygen dilution is allowed to diffuse into it, under 28.3 1 oxygen per hour (in the normal area of the platelet that is not protected by the protective gaps) Pipe 11 is covered by the inlet pipe 12 layer 81, a non-uniform diffusion retention. The nitrogen flow is switched off (during the transition 82, while initial heating under the protective layer 81) and therefore the reagents formed in the gaseous plane diffusion transition 83 are introduced into the quartz tube 2. Before will. From this it can be seen that the silicon oxide is a boat 3 made of quartz with the platelets 4 layer 81 during the diffusion, the surface of the compound semiconductor material, which protects the coated semiconductor and the development of a non-uniform, is brought into the reaction zone, in which the moderately formed diffusion transition is prevented. they are then exposed to the reaction stream. 3 ° of the through loss of the volatile component from a reaction temperature of 603 0 C main- surface of the compound semiconductor condition caused, so per hour 2300 AEE be Siliziümoxid is.
auf den Plättchen gebildet. Der verbrauchte Gasstrom Im folgenden wird die Diffusion von Dotierstoffenformed on the platelets. The consumed gas flow in the following is the diffusion of dopants
wird über die Absaugkappe 6 abgeführt. in ein Verbindungshalbleiterplättchen in einem offenenis discharged via the suction cap 6. into a compound semiconductor die in an open one
In Fig. 2 ist eine vorzugsweise Ausführungsform 35 und in einem geschlossenen Rohr an Hand der in den
für eine Vorrichtung zum Ablagern von Silizium- F i g. 4 und 5 dargestellten Vorrichtungen beschrieben
dioxid durch elektrisches Aufsprühen (Kathodenzer- und die Charakteristik der eindiffundierten Dotierstäubung)
auf ein Verbindungshalbleiterplättchen dar- stoffe an Hand der F i g. 6 bis 9 dargestellt,
gestellt. Die Vorrichtung enthält eine Siliziumkathode Die Vorrichtung zur Diffusion mit geschlossenem
50 mit einem Vorsprung 51. Die Kathode ist auf einer 40 oder versiegeltem Rohr nach F i g. 4 besteht aus einer
isolierenden Unterlage 52 derart gelagert, daß der Quarzampulle bzw. aus einem Rohr 109 mit einer Ver-Vorsprung
51 in eine öffnung in der isolierenden engung 102. Bei 103 wird nach Einführung des HaIb-Unterlage
52 eingreift. Die isolierende Unterlage 52 leiterplättchens 104 mit der Siliziumoxidschicht 105
wird mittels irgendeiner geeigneten Vorrichtung in uni des Fremdstoff enthaltenden Materials 106 abfester
Lage gehalten. Unmittelbar über der Kathode50 45 geschmolzen. Das Rohr 100 hat eine abbrechbare
befindet sich ein Probenhalter 53, der an seiner Unter- Abschlußspitze 107, die an ein Evakuierungssystem
seite eine Reihe von Klemmen 54 zum Halten einer zum Herabsetzen des Druckes im Rohr 103 auf
Unterlage 55 aus einem Verbindungshalbleitermaterial 10~e Torr angeschlossen ist. Danach wird das Rohr 103
aufweist. Der Probenhalter 53 ist eine kreisförmige verschlossen. In diesem Zustand kann das Rohr 103
Platte, die an einer drehbaren Welle 56 angebracht ist, so in einen Ofen eingeführt werden, um die Dotierstoffe
welche ihrerseits in dem Gehäuse 57 gelagert und abge- aus dem Material 105 in das Plättchen 104 hineinstützt
ist. Die Welle 56 trägt ein Zahnrad 58, das mit diffundieren zu lassen. Durch den Ofen wird jede geeinem
(nicht dargestellten) Kettenantrieb in Angriff wünschte Diffusionstemperatur gleichförmig in dem
gebracht werden kann. Das Gehäuse 57 ist mittels ganzen Rohr 100 aufrechterhalten. Die Siliziumoxiddes
Stützarmes 59 an einem (nicht dargestellten) 55 schicht 105 schützt die Oberfläche des Plättchens und
geeigneten Träger befestigt, so daß das Verbindungs- ermöglicht eine gleichförmige Diffusionszwischenhalbleiterplättchen
einstellbar in verschiedenen festen schicht wie die mit 83 in F i g. 3 bezeichnete selbst bei
Entfernungen von der Kathode 50 gehalten und zen- Diffusionstemperaturen, die dicht unterhalb des
triert werden kann. Die positive Seite einer Hoch- Schmelzpunktes des Verbindungshalbleiterplättchens
Spannungsquelle 61 liegt am Stützarm 59 und an Erde. 60 liegen.In Fig. 2 is a preferred embodiment 35 and in a closed tube on the basis of the in the for a device for depositing silicon F i g. 4 and 5 described the devices illustrated by electrical spraying (cathode disintegration and the characteristics of the diffused doping dust) onto a compound semiconductor wafer with reference to FIGS. 6 to 9 shown,
placed. The device contains a silicon cathode. The device for diffusion with closed 50 with a projection 51. The cathode is on a 40 or sealed tube according to FIG. 4 consists of an insulating support 52 mounted in such a way that the quartz ampoule or a tube 109 with a ver projection 51 into an opening in the insulating constriction 102. At 103, after the half-support 52 has been inserted, it engages. The insulating substrate 52, the small conductor plate 104 with the silicon oxide layer 105, is held in a solid position against the material 106 containing foreign matter by means of any suitable device. Melted just above the cathode 50 45. The tube 100 has a break-off is a sample holder 53, which is at its lower end tip 107, which is attached to an evacuation system side, a series of clamps 54 for holding a for reducing the pressure in the tube 103 on a support 55 made of a compound semiconductor material 10 ~ e Torr connected. Thereafter, the tube 103 is shown. The sample holder 53 is closed in a circular shape. In this state, the tube 103 plate, which is attached to a rotatable shaft 56, can be inserted into a furnace in order to remove the dopants, which in turn are stored in the housing 57 and supported from the material 105 in the plate 104. The shaft 56 carries a gear 58, which diffuse with it. Each common chain drive (not shown) is attacked by the furnace uniformly at the desired diffusion temperature in which it can be brought. The housing 57 is maintained by means of the entire pipe 100. The silicon oxide of the support arm 59 attached to a 55 (not shown) layer 105 protects the surface of the die and appropriate supports so that the bond enables a uniform interdiffusion die adjustable in various solid layers such as that at 83 in FIG. 3 denoted even at distances from the cathode 50 and maintained zen diffusion temperatures, which can be trated just below the. The positive side of a high melting point of the compound semiconductor plate voltage source 61 is on the support arm 59 and on earth. 60 lie.
Eine an der negativen Seite der Hochspannungs- Die Vorrichtung zur Diffusion mit offenem Rohr quelle 61 liegende Hochspannungszuleitung 62 weist nach F i g. 5 besteht aus einem Reaktionsrohr 120 eine Klemme 63 auf, die an dem Vorsprung 51 der aus Quarz mit einer Absaugkappe 121 und einer Ein-Siliziumkathode 50 befestigt ist. Die Hochspannungs- laßkappe 122. Der Diffusionsbereich in dem Rohr 120 zuleitung 62 wird durch einen Metallschirm 64, der 65 ist durch einen (schematisch dargestellten) Ofen 125 einen Erdanschluß 66 hat, abgeschirmt. Da das Auf- für die Diffusion definiert, der einen Teil des Rohres sprühen in Sauerstoffatmosphäre vorgenommen wird, 120 umschließt. Ein Ofen 126 zum Steuern des Gaswird die Vorrichtung vorzugsweise in einer (nicht druckes umschließt einen anderen Teil des Rohres 120, One on the negative side of the high voltage device for the diffusion tube with open source 61 external high voltage supply line 62 has to F i g. 5 consists of a reaction tube 120 and a clamp 63 which is fastened to the projection 51 made of quartz with a suction cap 121 and a single-silicon cathode 50. The high-voltage leakage cap 122. The diffusion area in the pipe 120 supply line 62 is shielded by a metal screen 64, which is 65 through a furnace 125 (shown schematically) and has an earth connection 66 . Since the opening defines the diffusion, which is carried out to spray part of the tube in an oxygen atmosphere, encloses 120. A furnace 126 for controlling the gas is the device preferably in a (non-pressure enclosing another part of the tube 120,
I 544 310I 544 310
so daß dort ein Bereich mit kontrollierbarem Dotierstoffdampfdruck gebildet wird. In dem Diffusionsbereich des Rohres 120 befindet sich ein Quarzschiffchen 123, das die Halbleiterplättchen 124 während der Diffusion trägt. Ein Schiffchen für Dotierstoffe 127 befindet sich in dem Teil des Rohres 120 mit gesteuertem Dampfdruck und trägt eine Dotierstoffquelle 128. Um einen steuerbaren Dotierstoffdampfstrom in dem Diffusionsbereich des Rohres 120 zu erhalten, wird eine Inert- oder Formiergasatmosphäre erzeugt. Die Gasquelle 129 ist über ein Ventil 130 und ein Rohr 131 an einen Flußmesser 132 angeschlossen. Durch das Rohr 133 fließt das Gas aus der Quelle 129 vom Flußmesser 132 in das Reaktionsrohr 120. so that an area with controllable dopant vapor pressure is formed there. In the diffusion area of the tube 120 there is a quartz boat 123 which carries the semiconductor wafers 124 during the diffusion. A boat for dopants 127 is located in the part of the tube 120 with controlled vapor pressure and carries a dopant source 128. In order to obtain a controllable dopant vapor flow in the diffusion region of the tube 120 , an inert or forming gas atmosphere is generated. The gas source 129 is connected to a flow meter 132 via a valve 130 and a pipe 131 . The gas from the source 129 flows through the tube 133 from the flow meter 132 into the reaction tube 120.
In den F i g. 6 bis 9 sind die Konzentrationen von Zink als Dotierstoff in Abhängigkeit von den Eindringtiefen in Galliumarsenidplättchen dargestellt, die einer Diffusion bei ICCO0C in einem geschlossenen Rohr über verschiedene Zeitspannen ausgesetzt waren, wobei einige eine aufgesprühte, nach dem vorher beschriebenen Verfahren hergestellte Siliziumoxidschutzschicht von 65C0 Ae Dicke und,andere keine Schutzschicht hatten. In F i g. 6 zeigen die Kurven A bzw. B die durch 2- bzw. 4stündige Diffusion bei einem Zinkdampfdruck von 0,1 atm erzeugten Zinkkonzentrationen.. In F i g. 7 stellen die Kurven C bzw. D die durch 18stündige Diffusion bei einem Zinkdampfdruck von 0,01 atm erzeugten Zinkkonzentrationen in einem durch eine Siliziumdioxidschutzschicht bedeckten bzw. in einem nicht geschützten Galliumarsenidplättchen dar. Die Kurven E und F der F i g. 8 und G und H der F i g. 9 dienen zum Vergleich der unter verschiedenen Diffusionsbedingungen in Galliumarsenid erzeugtenIn the F i g. 6 to 9 show the concentrations of zinc as a dopant as a function of the penetration depths in gallium arsenide platelets that were exposed to diffusion at ICCO 0 C in a closed tube over various periods of time, some of which have a sprayed-on silicon oxide protective layer of 65C0 produced by the method described above Ae thickness and, others had no protective layer. In Fig. 6, curves A and B show the zinc concentrations generated by 2 and 4 hour diffusion at a zinc vapor pressure of 0.1 atm. In FIG. 7, the curves C and D respectively represent the 18-hour atm by diffusion in a zinc vapor pressure of 0.01 Zinc concentrations are generated in a covered by a Siliziumdioxidschutzschicht or in a non-protected Galliumarsenidplättchen. The curves E and F of the F i g. 8 and G and H of FIG. 9 are used to compare those generated in gallium arsenide under different diffusion conditions
ίο Zinkkonzentrationen, wobei die Kurven F und H für nicht durch Siliziumdioxid geschützte Plättchen gelten.ίο Zinc concentrations, with curves F and H applying to platelets not protected by silica.
In der Tabelle I sind die verschiedenen Daten für dieIn Table I are the various dates for the
Halbleiterkristalle und die auf ihnen befindlichen Schutzschichten angegeben, wie sie bei der Diffusion von Zink in Galliumarsenid oder andere Stoffe in geschlossenem Rohr verwendet wurden. Bei einigen dieser Beispiele war der Verbindungshalbleiter nicht durch eine aufgesprühte oder auf andere Weise hergestellte Siliziumdioxidschicht geschützt. Die BeispieleSemiconductor crystals and the protective layers on them are indicated as they are during diffusion of zinc in gallium arsenide or other substances in a closed tube. With some of these examples, the compound semiconductor was not sprayed on or otherwise fabricated Protected silicon dioxide layer. The examples
ao entsprechen zum Teil den Kurven A bis H der F i g. 6 bis 9. In der unmittelbar folgenden Tabelle II sind die Diffusionsbedingungen und die durch die Diffusion erreichten Ergebnisse für die Proben nach Tabelle I angegeben.ao partly correspond to curves A to H in FIG. 6 to 9. In the immediately following table II the diffusion conditions and the results achieved by the diffusion for the samples according to table I are given.
konzentratioh je cm*Dopant
concentration per cm *
in atmZinc printing
in atm
in Stundentime
in hours
in μTransitional
in μ
je cm*on the surface
per cm *
in 0Ctemperature
in 0 C
Anmerkungen:Remarks:
l) Atomprozent von Zink in einer Galliumzinklegiening. ·) Nicht geschützte Bereiche zeigten starken Verfall. ') Es wurde eine Diffusionsschicht erhalten. l ) atomic percent of zinc in a gallium zinc alloy. ·) Unprotected areas showed severe deterioration. ') A diffusion layer was obtained.
In der folgenden Tabelle III sind Daten für Diffusionsverfahren mit offenem Ruhr angegeben, wobei die Schutzschicht entweder durch Siliziumoxiddampfstrom. Tetraäthoxysilan-Ablagerung oder durch Aufsprühen von Siliziumdioxid hergestellt wurde. Als Trägergas bei der Diffusion in offenem Rohr wurde Formiergas (5 bis 10° 0 H2 in N2) mit einer Flußgeschwindigkeit von 5OOcm3,'min verwendet. Bei allen angeführten Beispielen wurde die Diffusion in Galliumarsenid als Verbindungshalbleiter vorgenommen. Als Fremdstoffquelle wurden zur Aufrechterhaltung eines konstanten Zinkdampfdruckes in dem Diffusionsrohr 10 g Zink mit einer freien geschmolzenen Oberfläche von etwa 10 cm2 verwendet. Bei den angeführten Beispielen wurde die Diffusion 2 Stunden lang unter den verschiedenen angegebenen Bedingungen vorgenommen.In the following Table III data are given for diffusion processes with open stirrer, with the protective layer either by silicon oxide vapor flow. Tetraethoxysilane deposit or by spraying on silicon dioxide. As the carrier gas during the diffusion in an open tube forming gas was (5 to 10 ° 0 H 2 in N 2) 'is used with a flow rate of 5OOcm 3 min. In all the examples given, the diffusion was carried out in gallium arsenide as a compound semiconductor. As a source of foreign matter, 10 g of zinc with a free molten surface of about 10 cm 2 were used to maintain a constant zinc vapor pressure in the diffusion tube. In the examples given, the diffusion was carried out for 2 hours under the various specified conditions.
inÄEthickness
inÄE
; bereiches
i in 1CI of the diffusion
; area
i in 1 C
10"' mm10 "'mm
Dotierstoff-Dopant
quelle
in 0Cthe dopant
source
in 0 C
Oberflächen-
beschaffenheitdiffusion
Surfaces-
nature
je cm1 per cm 1
Anmerkungen:Remarks:
* Das SiO.t kann SiU2 oder ein anderes Siliziumoxid sein. ** Die SiO.-Schicht wurde elektrisch aufgesprüht (Kathodenzerstäubung). *** Infolge der unregelmäßigen Ausbildung der Oberfläche war eine genaue Messung der Diffusionstiefe nicht möglich.* The SiO. t can be SiU 2 or another silicon oxide. ** The SiO. Layer was sprayed on electrically (cathode sputtering). *** Due to the irregular formation of the surface, an exact measurement of the diffusion depth was not possible.
Die Technik zur Erzeugung planarer Diffusionen in Verbindungshalbleitern wird an Hand der Fig. 10 beschrieben. Eine Verbindungshalbleiterunterlage 190 ist mit einer Siliziumoxidschicht 191. z. B. einer durch elektrisches Aufsprühen erzeugten Siliziumdioxidschicht, überzogen, die so dick ist, daß eine Diffusion durch sie hindurch nicht möglich ist. Die Schicht 191 hat jedoch einen Bereich 192, der so dünn ist, daß eine Diffusion durch ihn hindurch stattfinden kann. Ein Diffusionsbereich 193 bildet einen planaren Übergang. Durch Diffusionsverfahren unter Verwendung verschiedener Bereiche für die Fenster oder öffnungen in der Siliziumoxidschicht zur Maskierung und zum Oberflächenschutz bei der Diffusion, die für die Diffusion genügend dünn und zum Oberflächenschutz hinreichend dick sein müssen, können auch andere planare Anordnungen hergestellt werden. Es wurden verschiedene Anordnungen hergestellt, bei denen eine Siliziumoxidschicht mit verschiedenen Dickenbereichen verwendet wurde, wobei ein Dickenbereich gegen eine Diffusion abdeckt und ein anderer Dickenbereich eine Diffusion zuläßt, beide Bereiche jedoch die Oberfläche schützen.The technique for generating planar diffusions in compound semiconductors is described with reference to FIG. 10. A compound semiconductor substrate 190 is covered with a silicon oxide layer 191. e.g. B. a silicon dioxide layer generated by electrical spraying, which is so thick that diffusion through it is not possible. The layer 191 , however, has a region 192 which is so thin that diffusion can take place through it. A diffusion region 193 forms a planar transition. Other planar arrangements can also be produced by diffusion processes using different areas for the windows or openings in the silicon oxide layer for masking and for surface protection during diffusion, which must be sufficiently thin for diffusion and sufficiently thick for surface protection. Various arrangements have been made in which a silicon oxide layer with different thickness ranges was used, one thickness range covering against diffusion and another thickness range permitting diffusion, but both areas protecting the surface.
Zur Herstellung planarer oder anderer durch selektive Diffusion erzeugter Verbindungshalbleiteranordnungen muß die Siliziumoxidschicht verschiedene Dickenbereiche aufweisen, so daß unter gegebenen Diffusionsbedingungen in einigen Bereichen der Halbleiterunterlage ein Diffusionsübergang entsteht, in anderen Bereichen aber nicht. Für gegebene Diffusionsgeschwindigkeiten liegt die Dicke der Siliziumoxidschicht, die eine Diffusion nicht zuläßt und die Oberfläche des Verbindungshalbleiters schützt, zwischen etwa 10000 und etwa 20000 ÄE, während die DickeFor the production of planar or other compound semiconductor arrangements produced by selective diffusion, the silicon oxide layer must be different Have thickness ranges, so that under given diffusion conditions in some areas of the semiconductor substrate a diffusion transition occurs, but not in other areas. For given diffusion velocities, the thickness of the silicon oxide layer is which does not allow diffusion and protects the surface of the compound semiconductor between about 10,000 and about 20,000 AU, while the thickness
409 609/239409 609/239
der Siliziumoxidschicht, die eine Diffusion zuläßt und den Verbindungshalbleiter schützt, etwa 500 bis 10000 Ae betragen kann. Die Abdeckung gegen Diffusion durch Siliziumoxidschichtbereiche wird dadurch bewirkt, daß die Zeitspanne, die zur Diffusion der Fremdstoffe durch diese Bereiche hindurch erforderlich ist. größer als die ist, während der die Diffusion vorgenommen wird. Infolgedessen kann durch Verwendung von Siliziumoxiddeckschichten mit verschiedenen Dickenbereichen sowohl eine Abdeckung gegen Diffusion als auch eine Bildung von Diffusionsbereichen in Verbindungshalbleitern erreicht werden, ohne daß deren Oberfläche verfällt.the silicon oxide layer, which allows diffusion and protects the compound semiconductor, can be about 500 to 10000 Ae. The cover against Diffusion through silicon oxide layer areas is caused by the fact that the period of time it takes for diffusion the foreign matter is required through these areas. is greater than that during which the Diffusion is made. As a result, by using silicon oxide topcoats with different thickness ranges both a cover against diffusion and a formation of Diffusion regions can be achieved in compound semiconductors without their surface deteriorating.
Im folgenden werden Beispiele für Galliumarsenid mit ,(durch elektrisches Aufsprühen unter den vorher beschriebenen Bedingungen hergestellten) Siliziumdioxidschichten mit verschiedenen Dickenbereichen angeführt.The following are examples of gallium arsenide using, (by electrical spraying under the previously conditions described) silicon dioxide layers with different thickness ranges cited.
, Ein Galliumarsenidplättchen mit 1 · 1ÜIT Atomen Zinn je cm3 wurde mit einer Siliziumdioxidschicht bedeckt, die im Diffusionsbereich 5000 ÄE und in dem gegen Diffusion abzudeckenden Bereich 25000 ÄE dick war. Die Diffusion wurde (wie beschrieben) in einer abgeschmolzenen Ampulle unter Verwendung von 1 Atomprozent Zink in einer Gallium-Zink-Legierung als Dotierstoffquelle vorgenommen. Durch die Diffusion bei 1000"C während 30 Minuten wurde ein planarer p-n-Übergang im Abstand von 2 μ unter der Galliumarsenidoberfläche gebildet. Die .25000 ÄE dicke Siliziumoxidschicht deckte das unter ihr befindliche Galliumarsenid vollständig gegen den diffundierenden Fremdstoff ab.A gallium arsenide plate with 1 × 1 IT atoms of tin per cm 3 was covered with a silicon dioxide layer which was 5000 ÄE thick in the diffusion area and 25,000 ÄE thick in the area to be covered against diffusion. The diffusion was carried out (as described) in a fused ampoule using 1 atomic percent zinc in a gallium-zinc alloy as the dopant source. The diffusion at 1000 ° C. for 30 minutes formed a planar pn junction at a distance of 2 μ under the gallium arsenide surface. The 25000 ÄE thick silicon oxide layer completely covered the gallium arsenide under it from the diffusing foreign matter.
Bei spiel 11Example 11
Ein zweites GaAs-Plättchen mit 1 · 101T Atomen
Zinn je cm3 wurde mit einer Siliziumdioxidschicht von 1000 ÄE Dicke über dem Diffusionsbereich und
13000 ÄE Dicke über dem abzudeckenden Bereich versehen. Die Diffusion wurde (wie beschrieben) in
einer abgeschmolzenen Ampulle unter Anwendung von 30 Gewichtsprozent Mangan in einer Mangan-Gallium-Legierung
als Fremdstoffquelle vorgenommen. Durch Istündige Diffusion bei 1000:C wurde ein
planarer p-n-Übergang im Abstand von 1,58 μ unter der GaHiumarsenidoberlläehe gebildet. Die 13000 Ali
dicke Siliziumdioxidschicht deckte das unter ihr befindliche GaAs vollständig gegen die Diffusion ab.
Die Erfindung stellt auch ein mit Vorteil in offenem Rohr durchführbares Diffusionsverfahren für verschiedene
Verbindungshalbleiter dar. Die erfindungsgemäß vorgesehene Siliziumoxidschutzschicht ermöglicht
eine sehr genaue Steuerung der verschiedenen Diffusionsverfahren, die angewendet werden können,A second GaAs platelet with 1 · 10 1T atoms of tin per cm 3 was provided with a silicon dioxide layer 1000 Å thick over the diffusion area and 13,000 Å thick over the area to be covered. The diffusion was carried out (as described) in a fused ampoule using 30 percent by weight manganese in a manganese-gallium alloy as a source of foreign matter. One-hour diffusion at 1000 : C formed a planar pn junction at a distance of 1.58 μ under the GaHium arsenide surface. The 13,000 Ali thick silicon dioxide layer completely covered the GaAs beneath it against diffusion.
The invention also represents a diffusion process that can be carried out advantageously in an open tube for various compound semiconductors. The silicon oxide protective layer provided according to the invention enables very precise control of the various diffusion processes that can be used,
ίο ohne daß dabei der Verbindungshalbleiter und insbesondere seine Oberfläche beschädigt wird.ίο without the compound semiconductor and in particular its surface is damaged.
Statt der beschriebenen IH-V- und Il-V-Verbindungshalbleiter können auch andere aus zwei oder mehr Elementen bestehende Verbindungshalbleiter gemäß der Erfindung behandelt werden.Instead of the IH-V and II-V compound semiconductors described other compound semiconductors consisting of two or more elements can also be used be treated according to the invention.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US27074963A | 1963-04-04 | 1963-04-04 | |
US27318763A | 1963-04-15 | 1963-04-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1544310A1 DE1544310A1 (en) | 1970-03-19 |
DE1544310B2 DE1544310B2 (en) | 1971-05-27 |
DE1544310C3 true DE1544310C3 (en) | 1974-02-28 |
Family
ID=26954475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1544310A Expired DE1544310C3 (en) | 1963-04-04 | 1964-03-04 | Process for diffusing dopants into compound semiconductor bodies |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1544310C3 (en) |
GB (1) | GB1070742A (en) |
MY (1) | MY6900224A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4174346A (en) * | 1976-01-30 | 1979-11-13 | Albright & Wilson Limited | Process for preparing organotin compounds |
-
1964
- 1964-03-04 GB GB9277/64A patent/GB1070742A/en not_active Expired
- 1964-03-04 DE DE1544310A patent/DE1544310C3/en not_active Expired
-
1969
- 1969-12-31 MY MY1969224A patent/MY6900224A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1544310A1 (en) | 1970-03-19 |
MY6900224A (en) | 1969-12-31 |
DE1544310B2 (en) | 1971-05-27 |
GB1070742A (en) | 1967-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2824564C2 (en) | Process for manufacturing semiconductor elements such as photodiodes | |
DE1564963C3 (en) | Method for manufacturing a stabilized semiconductor component | |
DE1032404B (en) | Process for the production of surface semiconductor elements with p-n layers | |
DE1696628B2 (en) | PROCESS FOR COATING THE SURFACE OF AN OBJECTIVE WITH SILICATE GLASS | |
DE69403397T2 (en) | Process for the treatment of a thin oxide layer | |
DE1489258B1 (en) | Process for producing a thin conductive zone under the surface of a silicon body | |
DE1185151B (en) | Method and device for producing monocrystalline, in particular thin semiconducting layers | |
DE1514359B1 (en) | Field-effect semiconductor device and method for its manufacture | |
DE2449305A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF DEFECTLESS EPITAXIAL LAYERS | |
DE1930423C3 (en) | Method for manufacturing a semiconductor component | |
DE2931432A1 (en) | DIFFUSING ALUMINUM IN AN OPEN TUBE | |
DE1544310C3 (en) | Process for diffusing dopants into compound semiconductor bodies | |
DE1696607C3 (en) | Process for producing an insulating layer consisting essentially of silicon and nitrogen | |
DE1614367A1 (en) | Semiconductor with a plurality of areas of different semiconductor material arranged on an insulator carrier and a method for its production | |
DE2613004C3 (en) | Device for the epitaxial deposition of single crystal layers on substrates from a melt solution | |
DE1621272C3 (en) | Method for inducing a conductivity type in a semiconductor | |
DE2009359C3 (en) | Arrangement for diffusing dopants into a semiconductor material | |
DE1237400C2 (en) | Process for vacuum evaporation of a moisture-proof, insulating coating on semiconductor components, in particular on semiconductor components with a pn junction | |
DE1614351C2 (en) | Method for making CdS photoresistors | |
DE1794277C3 (en) | Method for doping semiconductor bodies. Eliminated from: 1544310 | |
DE1278194B (en) | Process for vacuum deposition of stable thin silicon monoxide layers | |
DE1521337C3 (en) | Process for silicon nitride film layer formation | |
DE1769177C3 (en) | Process for applying an aluminum silicate layer to semiconductor material | |
DE1544191B2 (en) | Process for the production of semiconductor material | |
DE1163458B (en) | Diffusion process for manufacturing semiconductor components using a vaporous dopant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |