DE1619962A1 - Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung in einen Halbleiterkoerper - Google Patents

Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung in einen Halbleiterkoerper

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DE1619962A1 DE19671619962 DE1619962A DE1619962A1 DE 1619962 A1 DE1619962 A1 DE 1619962A1 DE 19671619962 DE19671619962 DE 19671619962 DE 1619962 A DE1619962 A DE 1619962A DE 1619962 A1 DE1619962 A1 DE 1619962A1
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Description

Deutsche ITT Industries OmbH R.P. Payne-5 ,
78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 13. Dezember 1967
Pat.Öo/Ko
ISE/Reg. 3786 .'- PI 555
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, PREIBURG 1.Br.
Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung In einen Halbleiterkörper
Die Priorität der Anmeldung Nr. 58354/66 vom JO. Dezember I966 in Großbritannien ist in Anspruch genommen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sloh auf die Pestkörperdiffusion, insbesondere auf die Steuerung der Diffusion von Bor in Silizium.
Eine ideale Voraussetzung zur guten Einstellung des Profils der Verunreinigungskonzentration bei der Diffusion von Verunreinigung in die Oberfläche eines Halbleiterkörpers ist dann gegeben, wenn die Konzentration des Verunreinigungsmaterials an der Oberfläche auf einem Niveau maximaler Löslichkeit bei der Diffusionstemperatur gehalt·« wird· Xn diesem Falle wird das Verunreinigungsprofil nur von der Diffusionazeit abhängen.
übersehreitet jedoch die Verunreinigungskonzentration an der Oberfläche diejenige der maximalen Löslichkeit um mehr als einen bestimmten Betrag« dann treten Beizen der Oberfläche und andere
BAD ORtQlNAL
109808/1184
ISE/Reg. 3786 - Pl 535 R.P. Payne-5
unerwünschte Effekte auf. Es ist deshalb wünschenswert, relativ einfache Mittel zur Steuerung der Oberflächenkonzentration zur Verfugung zu haben.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung in einen Halbleiterkörper. Das oben erwähnte Problem wird erfindungsgemäfl dadurch gelöst, daß eine Verbindung der Verunreinigung zur Reaktion mit Wasserdampf gebracht wird, und daß das dabei entstehende Reaktionsprodukt anschließend unter Reaktion mit dem Halbleitermaterial auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht und eindiffundiert wird.
Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt schematisch eine zur Durchführung eines Festkörperdiffusionsprozesses geeignete Apparatur.
Bei der Diffusion von Bor in Silizium unter Verwendung von Bortribroraid als Verunreinigungsquelle wird auf der Oberfläche des Siliziums eine glasartige Schicht gebildet. Die maximale Löslichkeit des Bors im Silizium wird nur dann auftreten, wenn die Konzentration des Bors in dieser Schicht das Produkt aus der Löslichkeit im Silizium und dem Verteilungskoeffizienten zwischen dem Glas und Silizium überschreitet. Überschreitet die Konzentration einen bestimmten Wert» dann wird an der Glas-Siliaium-Zwisohenfläohe eine in Flußsäure unlösliche braune Haut gebildet. Es wird angenommen, daß diese Haut entweder aus elementarem Bor oder einem Suboxyd besteht.
BAD ORIGINAL
109803/1984
ISE/Reg. 3786 - Pl 555 R.P. Payne-5
Bel Verwendung von Bortrlbromid In einem Trägergas aus einer Mischung von Stickstoff mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff wurde beim gleichzeitigen Bearbeiten einer Anzahl von Siliziumplatten das Auftreten eines ungleichmäßigen Niederschlages bemerkt. Bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen wurde an wenigstens einigen der Platten eine braune Haut gebildet. Diese Haut kann durch Kochen in konzentrierter Salpetersäure unter Oxydation und anschließendem SpUlen in Plußsäure entfernt werden. Es wird jedoch eine dünne, einen Teil des diffundierten Bors enthaltende Sllizlumeohloht ebenfalls entfernt« was eine beträchtliche Abweichung des Verunreinigungekonzentrat ionsprof ils ergibt. Ein ähnlicher Effekt wurde bei mit Phosphor diffundierten Schichten bemerkt.
Es wurde festgestellt» daß die optimale Steuerung der Sauerstoffkonzentration von untergeordneter Bedeutung ist« wenn eine Menge von Wasserdampf in den Oasstrom eingeführt wird. Eine geeignete Diffusionsapparatur nach der Zeichnung enthält ein Quarzrohr 1 Innerhalb eines Widerstandsofens 2. Die Siliziumscheiben 3 werden Innerhalb des Quarzrohres 1 auf einer Quarzunterlage4 angeordnet« Bei C wird In eine Gasleitung eine Mischung von Stickstoff und Sauerstoff eingeleitet und über die Scheiben im Ofen geleitet. Bel B wird ebenfalls Stickstoff eingeleitet und über eine bei Zimmertemperatur befindliche Waschflasche in den Ofen eingeleitet. Bei A wird in eine weitere Gasnebenleitung Stickstoff eingeleitet und fließt über flüssigeSvBortribromid 5 in einen Behälter 6 und wird anschließend mit den anderen Oasen innerhalb des Diffusionsofens vermischt. Ein verlängertes Rohr 7 verhindert eine vorzeitige Vermischung des Wasserdampfes und des Bortribromids und sich damit ergebende Hydrolyse.
BAD ORSQiNAL - 4 -
10980871984 .
ISE/Reg. 5786'--Pl 535 R-F* Payne-5
Bei einer Ofentemperatur von 980° C und einem Quarzrohrdurchmesser von 15 cm wurden die folgenden Gasflußgeschwindigkeiten für eine befriedigende Borabsoheidung als geeignet befunden:
Stickstoffluß 1,0 ± 0,25 l/min. Sauerstoffluß 0,15^-0,05 l/min. Stickstoffluß über Bortribromid 12 m l/min. Stickstoffluß durch Wasserwasehflasohe 100 — 50 m l/min.
Die Bedingungen sind aus dem folgenden Grund unkritisch. Wird Bortrioxid in Anwesenheit von Wasserdampf erhitzt, so ergibt sich gemäß
H2O + B2O^- 2HBO2
Metaborsäure, wobei der Dampfdruck der Metaborsäure beträchtlich größer als derjenige von Bortrioxyd 1st.
Wird somit bei Verwendung von Bortribromid unter oxydirenden Bedingungen ein geeigneter Gehalt von Wässerdampf zum Gasstrom zugeführt, dann bildet sich Metaboreäure, welche dampfförmig verbleibt. Die Borkonzentration bleibt Über die Länge des Rohrs unabhängig von der Sauerstoffkonzentration im wesentlichen konstant« Die Hauptdotierungsreaktion mit dem Silizium wird
2 HBOg + Sl ·♦ SiO2 + 2B +
BAD ORiQfNAL
-.5 -■ ·/ · 109808/198 4
- 5-- ■ - 1B19962
ISE/Reg. ^786 - Pl 555 R.P* Payne-5
Obwohl das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung anhand der Diffusion von Bor in Silizium beschrieben wurde« findet es Anwendung bei solchen anderen Festkörperdiffusionsprozessen, in denen durch Reaktion von Verunreinigungsmaterial als Quelle mit Wasser eine erste Verbindung gebildet wird, welche einen höheren Dampfdruck aufweist als eine zweite durch Reaktion des Verunreinigungsmaterials mit Sauerstoff gebildete Verbindung..
< *■:-.-' "■-'"- -v : ■■"■■■ -" v "■;.■-
BADOBJGlNAt
101808/19 84

Claims (6)

ISE/Reg. 3786 - Pl 535 C R.F. Payne-5 Patentansprüche
1. Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung in einen Halbleiterkörper, dadurch gekennzeichnet« daß eine Verbindung der Verunreinigung zur Reaktion mit Wasserdampf gebracht wird« und daß das dabei entstehende Reaktionsprodukt anschließend unter Reaktion mit dem Halbleitermaterial auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht und eindiffundiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungskonzentration auf der Halbleiteroberfläche die Lösliohkeit der Verunreinigung im Halbleiterkörper bei der Abscheidungstemperatur überschreitet.
3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Silizium als Halbleitermaterial verwendet wird.
4· Verfahren naoh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bor als Verunreinigungsmaterial gewählt wird.
5« Verfahren naoh Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, daß Phosphor als Verunreinigungsmaterial verwendet wird«
6. Verfahren naoh Anspruch 4, daduroh gekennzeichnet, daß Bortribromld als Verbindung der Verunreinigung zur Reaktion mit Wasserdampf gebracht wird.
7, Verfahren naoh Ansprüchen 1 - 6, daduroh gekennzeichnet, daß ein Qemisoh von Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf in einem Reaktioneraum an der Oberfläche des Halbleiterkörpers zum Aufbringen der Verunreinigung mit einem Gemisch zusammengebracht wird, welches aus Stickstoff und Bortribromld besteht.
-'«—^•.v BADORIQINAL
109808/1984
DE19671619962 1966-12-30 1967-12-23 Verfahren zur Diffusion einer Verunreinigung in einen Halbleiterkörper Expired DE1619962C3 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5835466 1966-12-30
GB5835466A GB1115140A (en) 1966-12-30 1966-12-30 Semiconductors
DED0054944 1967-12-23

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1619962A1 true DE1619962A1 (de) 1971-02-18
DE1619962B2 DE1619962B2 (de) 1975-05-22
DE1619962C3 DE1619962C3 (de) 1976-01-15

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
GB1115140A (en) 1968-05-29
FR1551367A (de) 1968-12-27
DE1619962B2 (de) 1975-05-22

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