DE1931331C3 - Verfahren zur Herstellung von Dotierungsschichten in einem Siliciumkörper vom p-Leitungstyp - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Dotierungsschichten in einem Siliciumkörper vom p-Leitungstyp

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dotierungsschichten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der GB-PS 10 37 284 bekannt. Dabei erfolgt die Diffusion der Fremdatome in ein p-leitendes Grundmaterial mit einem spezifischen Widerstand von etwa 3 Ωαη. Die in dem Oxidationsmittel enthaltene Menge an Dotierungsmaterial liegt etwa bei 50 Vol.-%.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Dotierungsverfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem die verwendete Menge an Dotierungsmaterial unterhalb 5 Vol.-% liegt und bei dem für Randkonzentrationen von weniger als 10" Dotierungsatome/cm1 die Eindringtiefe der Dotierungsatome 1 bis 20 μιη beträgt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend unhand von Beispielen eingehend erläutert.
Einkristalline Siliciumscheiben vom p-Leitungslyp und einem spezifischen Widerstand von 230 Ωαη werden /unikhst entfettet, mit Flußsäure geätzt und gespült. Danach werden die Siliciumscheiben in einer lösung, die I Vol.-% Orthophosphorsäure (Konzentration 85%) in Salpetersäure (Konzentralion 65%) enthält, während 10 min gekocht, wodurch an den Siliciumscheiben oberflächliche, Phosphoratome enthal
tende Siliciumoxidschichten entstehen.
Nach Verdünnung der Lösung, Spülung der Scheiben mit destilliertem Wasser und anschließender Trocknung werden die Siliciumscheiben während 15 h bei 125O0C in einer oxydierenden Atmosphäre einer Wärmebehandlung unterzogen, während der Phosphoratome aus den Siliciumoxidschichten in die Siliciumscheiben eindiffundieren. Danach werden die Siliciumoxidschichten auf übliche Weise entfernt
ι ο An den so behandelten Siliciumscheiben können dann überflächige Dotierungsschichten festgestellt werden, die, bei einer Tiefe des pn-Überganges ^pn=20 pm, an den Oberflächen eine Dotierungskonzentration Ci=6 · 1016Phosphoratome/cm3aufweisen.
Bei einem zweiten Verfahrungsbeispiel erfolgt unter Anwendung sonst gleicher Verfahrungsschritte wie beim ersten Beispiel die Bildung der Siliciumoxidschicht durch Kochen in einer Lösung, welche 0,1 Vol.-% Ortho-Phosphorsäure (Konzentration 85%) in SaJpetersäure (Konzentration 65%) enthält Dabei erhält man Dotierungsschichten, die bei einer Tiefe des pn-Überganges Λρη = 13μηι eine oberflächige Dotierungskonzentration C = 5 - 1015 Phosphoratome/cm3 zeigen.
Aus diesen Ergebnissen kann unter der Annahme eines idealen eindimensionalen Diffusionsvorganges, bei dem aus einer angenähert flächenhaften Dotierungsquelle, welche m Dotierungsatome/cm2 enthält, bei einer Diffusionskonstante D in Abhängigkeit der Diffusionszeit f und der Eindringtiefe X eine Dotierungskonzen-
JO tration
C(X, t) =
ADl
erzeugt wird, die Anzahl /nder Dotierungsatome/cm2 in der von der Siliciumoxidschicht gebildeten Dotierungsquelle berechnet werden.
w Diese Rechnung gibt für das erste Beispiel
/?7=1,2 · 10''Atome/cm-'
und für das zweite Beispiel
M=I1O ■ lO'-'Atome/cm-
Mit Hiife des beschriebenen Verfahrens erhält man also Siliciumoxidschichten, die sehr niedrige Dotierungen pro Flächeneinheit aufweisen und mit denen, wie man aus den vorliegenden Versuchsergebnissen schlie-
vi Ben kann, bei genügend kurzen Diffusionszeiten auch extrem dünne Dotierungsschichten von z. B. 1 μηι Dicke und einer sehr niedrigen Dotierungskonzentration von a l()lb Atomen/cm' erzeugt werden können.
Bei einer anderen vorteilhaften Variante des Verfuh-
)", rens wird als oxydierende Flüssigkeit statt kochender Salpetersäure kochende Schwefelsäure verwendet.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellurg von Dotierungsschichten in einem Siliciumkörper vom p-Leitungstyp, bei dem durch Behandlung des Siliciumkörpers mit einer eine Verbindung der Dotierungssubstanz enthaltenden. Silicium ,stark oxidierenden Flüssigkeit auf der Oberfläche des Siliciumkörpers eine Dotierungsatome enthaltende Siliciumschicht erzeugt wird und nach Spülen und Trocknen des so behandelten Siliciumkörpers die Dotierungsatome durch Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre aus der Siliciumoxidschicht in den Siliciumkörper diffundiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Dotierungsschicht einer Tiefe von 1 bis 20 μπι und von einer Oberflächenkonzentration geringer als 1017 Dotierungsatome/cm3 ein Siliciumkörper mit einem spezifischen Widerstand von 230 Ocm in einer kochenden Lösung von 0,1 bis 1 Vol.-% einer 85%igen Orthophosphorsäure in Salpeter- oder Schwefelsäure oxidiert wird.
DE1931331A 1969-05-16 1969-06-20 Verfahren zur Herstellung von Dotierungsschichten in einem Siliciumkörper vom p-Leitungstyp Expired DE1931331C3 (de)

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DE1931331B2 DE1931331B2 (de) 1978-06-15
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