DE2405935A1 - Verfahren zur diffusion von fremdatomen in einen halbleiter - Google Patents

Verfahren zur diffusion von fremdatomen in einen halbleiter

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Description

U/li.--. si· J- - ■
<-. . 34 2010
Anmelder: Bremen, den 7.2.1974
Communications Satellite Corporation Washington, B.C. USA
Verfahren zur Diffusion von Fremdatomen in einen Halbleiter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur .Diffusion von Fremdatomen eines ersten Leitfähigkeitstyps in eine erste Oberfläche eines Halbleitermaterials mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei der Halbleiter unter Anwesenheit eines geeigneten Diffusionsgases mit Sremdatomen in einen Diffusionsofen gebracht wird.
Das Verfahren nach der Erfindung dient zur Herstellung von Sonnenzellen und anderen Halbleiterbauelementen und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren, bei dem gleichzeitig Fremdatome entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen in die Vorder- bzw. Rückseiten eines Halbleitergrundmaterials eingebracht werden.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Sonnenzellen werden Fremdatome, z.B. Phosphor (n-Leitfähigkeit) in eine Oberfläche eines platt chenförmigen Halbleitergrundmaterials eindiffundiert, das beispielsweise aus Silicium . mit einer p-Leitfähigkeit besteht, um in der Nähe der Oberfläche einen n-p-Übergang zu erzeugen. Mit dieser Diffusionstechnik ist jedoch ein Problem verbunden, welches darin besteht, daß Phosphor ebenfalls in die gegenüberliegende Oberfläche des Siliciums eindiffundiert und in der Nähe dieser Oberfläche einen anderen n-p-Übergang erzeugt. Jeder dieser zwei n-p-Übergänge bewirkt ein elektrisches Feld, das dem Feld des anderen Überganges entgegengerichtet ist, d.h. die entsprechenden Vektoren der durch jeden Übergang erzeugten elektrischen Felder weisen entgegengesetzte Richtungen auf. Jedes Feld zeigt dabei die Tendenz, das andere zu löschen, wodurch die effektive Ausgangsspannung des Halbleiterelementes verringert wird. Um die Wirkung des zweiten Überganges zu beseitigen, ist es notwendig das hintere Volumen des Siliciumplättchens zu entfernen, das den eindiffundierten Phosphor und den n-p-Übergang aufweist. Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Entfernung eines derartigen Volumens bekannt, z.B. mit Hilfe einer Ätztechnik.
Ferner bewirkt, wie den Dimensionen des Siliciumplättchens zu entnehmen ist, die Diffusion des Phosphors in herkömmlicher Weise Beanspruchungen über das gesamte Siliciumgrundmaterial. Ein Ergebnis dieser Beanspruchungen besteht in einem "Aufweichen" des gewünschten n-p-Überganges, d.h. es treten starke Raumänderungs-Rekombinationen auf, die das Erreichen einer idealen Diodenkennlinie wegen des Nebenschlusses der Übergangsströme verhindern. Demzufolge ist der bekannte Füllfaktor(oder die Stromspannungskennlinie) der Halbleiterdiode dem Idealzustand nicht nahe genug. Die Beanspruchungen verursachen auch eine Beschädigung des Kristallgitters de» Halbleiterbauelementes. Wie bereits gut bekannt ist, weisen die Minoritätsträger in einem perfekten Kristall die größte Lebensdauer auf, und eine Beschädigung des
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Kristallgitters bewirkt eine Verkürzung der Lebensdauer der Minoritätsträger in und sogar außerhalb des Diffusionsbereiches und zwar wegen der Rekombination der beschädigten Kristallgitterplätze.
Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Sonnenzellen wird ein ohmscher Kontakt auf die Oberfläche gebracht, von der das unerwünschte Volumen einschließlich des n-p-Überganges entfernt worden ist (üblicherweise von der rückwärtigen Fläche einer Sonnenzelle, die nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden soll). Das auf der rückseitigen Fläche abgelagerte Metall ist üblicherweise ein Ti-Ag-Kontakt, der den ohmschen Kontakt darstellt. Diese Art des Kontaktes jedoch bewirkt eine hohe Rekombinationsrate für durch Licht erzeugte Ladungsträger in der Halbleitermetallzwischenschicht, insbesondere für jene Ladungsträger, die durch ein tief eindringendes rotes Licht erzeugt werden. Um den Rekombinationseffekt zu beseitigen, werden bisher die geätzte hintere Oberfläche mit einem üblichen Dotiermittel dotiert, welche die gleiche Leitfähigkeit wie das Halbleitergrundmaterial aufweisen, beispielsweise Bor (vom p-Typ) bevor der ohmsche Kontakt angebracht wird. Dabei bildet sich in dem Halbleitermaterial in der Nähe der hinteren Oberfläche ein p+-p-Übergang. Dieser Übergang bewirkt ein elektrisches Feld, das einen Vektor aufweist, der in die gleiche Richtung wie der gewünschte n-p-Übergang zeigt, so daß die Ladungsträger von der Zwischenschicht zwischen dem Ti-Ag-Kontakt und dem -Halbleitermaterial abgeschirmt werden. Das zur Herstellung des p+-p-Überganges in der Nähe der hinteren Oberfläche verwendete Verfahren betrifft eine Standard-Diffusionstechnik, bei der die Fremdatome, z.B. Bor in die hintere Oberfläche unter Verwendung eines geeigneten Diffusionsgases eindiffundiert wird. Durch dieses zweite Dotierungsverfahren werden in das Halbleitergrundmaterial Beschädigungen hervorrufende Beanspruchungen eingeführt, die eine Verschmutzung der vorderen Oberfläche bewirken können, da keine Abschirmungen an der vorderen
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Oberfläche vorhanden sind, um das Bor daran zu hindern einzudiffundieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben aufgeführten Probleme zu lösen. Dies erfolgt, gemäß der Erfindung, dadurch, daß bei einem Verfahren zur Diffusion von Fremdatomen eines ersten Leitfähigkeitstyps in eine erste Oberfläche eines Halbleitermaterials mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei der Halbleiter unter Anwesenheit eines geeigneten Diffusionsgases mit Fremdatomen in einen Diffusionsofen gebracht wird, dadurch, daß
a.) auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiters eine geschmolzene Schicht gebildet wird, und
b.) bei Anwesenheit der geschmolzenen Schicht die Fremdatome eindiffundiert werden, indem die erste Oberfläche einem geeigneten Gas mit Fremdatomen ausgesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Diffusion von Frendatomen eines ersten Leitfähigkeitstyps, der dem des Halbleitergrundmaterials entgegengesetzt ist, nur durch die vordere Fläche des Halbleiterkörpers. Die hintere Fläche wird gegen eine Verschmutzung abgeschirmt, wodurch sich der große Vorteil ergibt, daß die hintere Fläche nicht mehr entfernt zu werden braucht, wie eingangs beschrieben wurde.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Diffusionstechnik vermindert ferner die auf das gesamte Halbleiterplättchen ausgeübte Beanspruchung merklich. Demzufolge kommt der diffundierte Übergang dem Ideal näher, wodurch die Eaumänderungsrekombination vermindert und die in dem diffundierten Bereich erzeugten Minoritätsträger eine größere Lebensdauer aufweisen.
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Darüberhinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung, daß Fremdatome eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der gleich dem des Halbleitergrundkörpers ist, gleichzeitig legiert und in die hintere Oberfläche des Halbleiterkörpers diffundiert werden. Gemäß einer Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung würde ein Metall mit einer derartigen Leitfähigkeit legiert und in die hintere Oberfläche des Halbleiterkörpers diffundiert werden. In diesem Falle werden zwei Übergänge gebildet, deren sich ergebende elektrische Felder Vektoren in gleicherRichtung aufweisen, wodurch die Ladungsträger gegen eine Rekombination an der Halbleiter-Rückkontaktzwischenschicht abgeschirmt werden.
Ferner, wenn Fremdatome des zweiten Leitfähigkeitstyps,die legiert und in die hintere Oberfläche diffundiert werden, ein Metall ist, so wird eine hochleitende hintere Schicht erzeugt, die in der Lage ist den Fotostrom gleichförmig über die gesamte Fläche zu sammeln.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleitergrundmaterial, das zur Verwendung als Sonnenzelle geeignete Dimensionen aufweist, zuerst in herkömmlicher Weise poliert und gereinigt. Als nächstes werden Fremdatome eines ersten Leitfähigkeitstyps, insbesondere ein Metall, das die gleiche Leitfähigkeit wie das Halbleitermaterial aufweist auf.der hinteren Oberfläche des HaIbleiterplättchens in an sich bekannter Weise abgelagert. Der Halbleiter, der eingelagerte Metallfremdatome aufweist, wird sodann in einen Diffusionsofen bei Anwesenheit eines inerten Gases und bei einer Temperatur eingebracht, derart, daß der Bereich der hiiteren Oberfläche des Halbleiterkörpers eine geschmolzene Legierung wird, welche die Metallfremdatome und das Halbleitermaterial aufweist. Danach werden Fremdatome eines zweiten entgegengesetzten Typs mit Hilfe eines geeigneten Diffusionsgasträgers ebenfalls in den Diffusionsofen eingeführt. Den zwei Leitfähigkeitstypen der Fremdatome wird e3 ermöglicht in die entsprechenden
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Oberflächen des Halbleiterkörpers einzudiffundieren, um die zwei gewünschten Übergänge zu bilden. Wenn der diffundierte Halbleiterkörper aus dem Diffusionsofen entfernt wird, weist er bereits die notwendigen StromsammeIkontakte und irgendwelche auf ihn aufgebrachte reflektierende Beschichtungen auf, um eine Sonnenzelle zu bilden. Wie im folgenden näher beschrieben, wird, kann der Schritt während dem die Diffusion der G-asfremdatome durchgeführt wird, zur selben Zeit oder unmittelbar nach der Bildung der geschmolzenen Legierung stattfinden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigen:
Die Figuren 1A bis 1D einen Ablaufplan des Diffusionsprozesses nach der Erfindung- und
die Figuren 2A bis 2D entsprechend den Figuren 1A bis 1D das Halbleitergrundmaterial während der verschiedenen Yerfahrensstufen gemäß der Erfindung.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Plättchen aus Halbleitermaterial, z.B. Silicium vom p-Leitfähigkeitstyp mit einer hinetren Oberfläche 2 und einer vorderen Oberfläche 3 (die Oberfläche, durch die das Licht in die Sonnenzelle eindringen wird) und mit Dimensionen, die es für eine Sonnenzelle geeignet machen, wie aus Figur 2A hervorgeht, in herkömmlicher Weise gereinigt und poliert. Als zweite Stufe wird eine Schicht 4 aus p-leitfähigem Material, z.B. Aluminium, auf die hintere Oberfläche 2 des Siliciums 1 mit einer Dicke von etwa 5ooo bis ίο ooo A abgelagert, wie in Figur 2B dargestellt ist. Der Bereich der Dicke ist nur für eine bevorzugte Ablagerung von Aluminium repräsentativ. Andere Dicken können verwendet werden; jedoch eine Schicht von weniger als 2 ooo A würde für eine nichtgenügende Entlastung sorgen und eine Schicht, die größer als 1o ooo A
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ist kann eine grobe hintere Oberfläche des Aluminiums ergeben. Die Aluminiumschicht 4 vom p-Typ kann auf die hintere Oberfläche 2 des Silicium-Plättchens 1 mit Hilfe einer bekannten Schiffehen-Verdampfungeteehnik aufgebracht werden. Wie an sich bekannt ist, wird ein Schiffchen, das einen Metallrohkörper enthält, der verdampft werden soll, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalles in einem Hoch- oder Vorvakuum erwärmt. Bei einem bevorzugten Ausfünrungsbeispiel wird ein Aluminium-Rohkörper auf über 1 5oo° in einem Vorvakuum erwärmt, das eine gringe Menge Sauerstoff enthält. Die Aluminiumatome, die verdampft werden, kondensieren auf der hinteren Oberfläche der Sonnenzelle, die dem Rohkörper ausgesetzt ist. Bezüglich der Schiffchen-Verdampfungstechnik wurde festgestellt, daß Aluminium eine glattere Oberfläche bildet, wenn es auf das Silicium bei Anwesenheit von etwas Sauerstoff abgelagert wird im Vergleich zu einer Ablagerung im Hochvakuum. Es können auch andere Ablagerungstechniken verwendet werden, wie beispielsweise Elektronenstrahlverdampfung, Kathodenzerstäubung und Plattierung.
Bas Siliciumplättchen 1 mit einer auf der hinteren Oberfläche abgelagerten Aluminiumschicht 4 wird sodann in die Diffusionskammer eines üblichen Diffusionsofens eingebracht.
Das Plättchen liegtauf einem Quarztiegel mit seiner besehieh-
teten Fläche nach unten und seiner vorderen Fläche 3 der Innenseite der Diffusionskammer ausgesetzt; Das Plättchen verbleibt in dem Diffusionsofen 15 Minuten lang bei einer temperatur von etwa 8oo° C. Da die Temperatur sich oberhalb der eutektischen Temperatur der Kombination aus Silicium und Aluminium (577° C) und des Schmelzpunktes von Aluminium (66o° C) befindet, bilden unter diesen Bedingungen die Aluminiumschicht 4 und das daneben befindliche Silicium ein Schmelzba d aus einer geschmolzenen Silicium-Aluminium—Legierung 5 an der hinteren Oberfläche des Siliciumplättchens, wie aus Figur 2C ersichtlich ist. Wenn das beschichtete Siliciumplättchen zuerst in den Diffusionsofen gelegt wird,
·* . ^ .^ 409833/0965 ist mit
sollte sich in der Diffusionskammer nur ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff oder Argon befinden.
In dieser Verfahrenstufe wird ein Übergang 6 hergestellt, der als p+-p-Übergang charakterisiert werden kann. Das bedeutet, daß die geschmolzene Silicium-Aluminium-Legierung 5 einen sehr stark dotierten p-Typbereich aufweist (z.B. P+) während das übrige Silicium 1, das noch kristallin ist, den ursprünglichen p-Typbereich aufweist. Das Silicium bleibt kristallin, da sein Schmelzpunkt gut oberhalb 8oo° G liegt.
Nachdem die Silicium-Aluminium-Legierung in den Ofen gebildet worden ist, ist das Plättchen zur Aufnahme von n-Typ Fremdatomen, und zwar vorzugsweise Phosphor, bereit^ dass durch die vordere Oberfläche 3 hindurch diffundiert wird. Um die Diffusion des Phosphors zu ermöglichen, kann ein Diffusionsgas verwendet werden, das N2, O2 und PEL (1 % in Argon) aufweist. Das Diffusionsgas fließt durch die Diffusionsofenkammer in einer Menge von 1 ooo cc/Min. bei N2, 75 cc/Min. bei Or, und 55o cc/Min. bei PE, wie es an sich bekannt ist. Das in der Kammer ursprünglich befindliche inerte Gas wird durch die Strömung des Diffusionsgases abgesaugt. Die Diffusion des Phosphors darf etwa 1o Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 8oo° C andauern. In dieser Weise wird ein flacher n-p-Übergang 7t wie in Figur 2D dargestellt ist, in einer Tiefe unter der vorderen Oberfläche 3 des Siliciums 1 hergestellt, wie im folgenden näher beschrieben wird.
Wenn der n-Typ-Phosphor in die vordere Oberfläche 3 eindiffundiert worden ist um den gewünschten Übergang herzustellen, wird das Siliciumplättchen aus dem Ofen entfernt und es kann sich auf Zimmertemperatur abkühlen. Die geschmolzene Silicium-Aluminium-Legierung 5 erhärtet zu der hinteren Oberfläche 2 des Siliciumplättchens 1. Die Zwischenschicht
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zwischen der Aluminium-Silicium-Legierrung und dem Siliciumgrui.&material bewirkt einen Übergang 8, der als ein ρ -p-Übergang 8 bezeichnet werden kann. Das heißt die Legierung sorgt für einen stark dotierten p-Typbereich 9 (z.B. ρ ). In dieser Weise werden n-p-Übergang 7 und ein ρ -p-Übergang 8 gleichzeitig hergestellt, wie in Figur 2D dargestellt ist. Obgleich auch eine Diffusion der Aluminiumatome in das Siliciumgrundmaterial während der Legierungsstufe stattfinden kann und einen Zwischenübergang zwischen dem diffundierten Silicium und der Legierung bildet, so ist dieser Effekt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gering und kann vernachlässigt werden.
Es ist nützlich an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß mit dem Diffusionsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erhebliche Vorteile erzielt werden. Vor allem wurde festgestellt, daß ein idealerer n-p-Übergang 7 und ein ρ -p-Übergang 8 erzielt werden kann. Der kleine Bereich der geschmolzenen Silicium-Aluminium-Legierung 5 entlastet die mechanischen Beanspruchungen über das gesamte Siliciumplättchen 1, die das Kristallgitter zerst^ören und die gleichförmige Bildung eines scharfen Überganges verhindern wurden. Desweiteren verhindert der geschmolzene Legierungsbereich5dass irgendwelcher Phosphor in die hintere Oberfläche 2 des SiIiciums 1 eindiffundiert. Palis man eine derartige Phosphordiffusion zulassen würde, so entstände eine Verschmutzung der hinteren Oberfläche 2, wodurch in der Nähe der hinteren Oberfläche 2 ein unerwünschter n-p-Übergang erzeugt werden würde» Schließliefe verringert die Anwesenheit des p+-p Überganges 8 die Rekombination der Ladungsträger, die in dem p-Tjp Silicium 1 erzeugt wurden,, wodurch der Sonnenzellenstrom und im geringeren Maße der Spannungsausgang verstärkt werden.
Um schließlich die Herstellung der Sonnenzelle zu vervollständigeng werden die nicht näher dargestellten Metallkontakte an der vorderen und hinteren Oberfläche zur Aufnahme
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des Fotostromes in der Weise angebracht, wie aus der deutschen Patentanmeldung Nr. P 22 46 115» angemeldet am 2o. September 1972, zu entnehmen ist, oder mit Hilfe irgendeiner bekannten anderen Technik.
Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung für besondere Materialien unter spezifischen Bedingungen beschrieben worden ist, so kann die Beanspruchungsv-jrringerung, der Schutz einer Terschmutzung und die gleichzeitige Bildung scharfer Übergänge an gegenüberliegenden Flächen einer Sonnenzelle auch mit Hilfe anderer Materialien und unter anderen Bedingungen erreicht werden.
Bei Verwendung von Aluminium als p+-Fremdatome kann das beschichtete Plättchen in einen Diffusionsofen bei einer Temperatur im Bereich von 75o° bis 9oo° C eingebracht werden. In Abhängigkeit von der Tiefe des n-p-Übergangea, die erreicht werden soll, und in dem Maße wie die Technik zur Entlastung der Beanspruchung weiter entwickelt wird, kann die Zeit während der das Plättchen in der Kammer verbleibt und die Kombination der in der Diffusionskammer verwendeten Gase in einer an sich bekanten Weise verändert werden, um die gewünschten Kennlinien der Zelle zu optimieren. Das Diffusionsgas kann für den ersten Typ der Fremdatome besser POCl* aufweisen als PH5, falls erforderlich. Es können auch Diffusionsgase in an sich bekannter Weise verwendet werden, die andere η-Typ Fremdatome aus der 5. Gruppe des periodischen Systems enthalten.
Die Diskussion bezog sich auf die Verwendung des Aluminiums ale p-Typ-Dotierung. Es ist jedoch festgestellt worden, daß die meisten Elemente der Gruppe IHA des periodischen Systems, z.B. Aluminium, Gallium und Indium und Kombinationen dieser Elemente einige der oben beschriebenen Vorteile erzielen.
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Insbesondere wurde festgestellt, daß Inditun eine geschmolzene Silicium-Indium-Legierung bewirkt, um eine Beanspruchungsentlastung zu erzielen und um die Phosphor-Diffusion in die hintere Oberfläche 2 zu verhindern. Verbindungen ■von Gallium und Aluminium, und Indium und Aluminium bewirken ebenso die BeanspruchungsEanitLastung und einen p+-p Typ Übergang. Thallium oder eine Kombination von Thallium und Aluminium, Gallium oder Indium bewirken ebenfalls einige der oben beschriebenen Vorteile,- Die Bedingungen unter denen diese Elemente, gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, verwendet werden können, lassen sich endgültig durch einen Fachmann auf diesem Gebiet festlegen.
Die Grundlehre der vorliegenden Erfindung kann auch auf ein η-Typ Halbleitermaterial angewendet werden. Die verwendeten Fremdatome müßten natürlich von einem entgegengesetzten Typ als die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Sonnenzellen begrenzt, sondern kann auch auf andere Halbleiterbauelemente Anwendung finden, bei denen insbesondere di' Entlastung der Beanspruchung und die Verhinderung von Verschmutzungen die zu lösenden Probleme darstellen.
Bei der Anwendung von Sonnenzellen für die Raumfahrt ist es bekannt, daß in vielen Fällen die Sonnenstrahlung den vorteilhaften ρ+-φ Typ-Übergang in einer relativ kurzen Zeit beschädigt oder sogar zerstört. Aus diesen Gründen werden die oben beschriebenen Vorteile, welche durch einen derartigen p+-p übergang erzielt werden, sehr schnell beseitigt. Dennoch ist es wünschenswert einen p+-p Typ Übergaagt gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, herzustellen, da die Vorteile der Beanspruchungsentlastung und der Phosphorabschirmung von der hinteren Oberfläche 2 während der Lebensdauer der Sonnenzellen im Raum erhalten bleibt. Ferner, wenn die Sonnenzellen für Verwendung auf der Erde benötigt werden, treten sehr geringe Strahlungsschäden bei den
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Sonnenzellen auf. Demzufolge werden die mit dem p+-p Typ-Übergang erzielten Vorteile während der Lebensdauer der Sonnenzelle bei Benutzung auf der Erde beibehalten.
Die Temperaturbereiche und Zeitspannen für die Diffusion von Phosphor sorgen, wie oben beschrieben, für einen relativ flachen n-p Übergang 7 von etwa 1 ooo bis 2ooo A von der vorderen Oberfläche 3. Die Gründe und Vorteile eines derartigen flachen Überganges wurden in der zuvor erwähnten Patentanmeldung P 22 46 115 beschrieben. Diese Anmeldung beschreibt eine Sonnenzelle, die den Vorteil aufweist, besonders für Licht im kurzen Wellenlängenbereich empfindlich zu sein, ein Bereich, in dem die Sonnenenergie Spitzenwerte besitzt. Wie darin beschrieben ist, wird die Kristallgiifcerbeschädigung durch Diffusion einer merklich geringeren Gesamtzahl von Phosphor-Fremdatomen in die vordere Oberfläche der Sonnenzelle verringert. Die Verringerung der Beschädigung des Kristallgitters ergibt die Schaffung eines verbesserten n-p Überganges. Eine derartig geringere Gesamtzahl von Phosphor-Fremdatomen wird ebenfalls in Verbindung mit dem in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Verfahren eindiffundiert. Mit dem Diffu sionsverfahren, gemäß vorliegender Erfindung jedoch wird die Kristallgitterbeschädigung mit Hilfe der Beanspruchungsentlastung verringert, welche durch die geschmolzene Legierungsschicht 5 bewirkt wird, wobei der erzeugte n-p Übergang dem idealen Zustand nahekommt.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Diffusion von Fremdatomen eines ersten Leitfähigkeitstyps in eine erste Oberfläche eines Halbleitermaterials mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei der Halbleiter unter Anwesenheit eines geeigneten Diffusionsgases mit Fremdatomen in einen Diffusionsofen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    a.) auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiters eine geschmolzene Schicht gebildet wird, und
    b.) bei Anwesenheit der geschmolzenen Schicht die Fremdatome eindiffundiert werden, indem die erste Oberfläche einem geeigneten Gas mit Fremdatomen ausgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    a.) die Ablagerung von Fremdatomen eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf die zweite Oberfläche, und
    b.) Erwärmung des Halbleiters und der Fremdatome des zweiten Leitfähigkeitstyps auf mindestens die eutektische Temperatur des zweiten Leitfähigkeitstyps und des Halbleiters, wobei die geschmolzene Schicht gebildet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdatome des zweiten Leitfähigkeitstyps in die zweite Oberfläche eindiffundiert werden.
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  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus Silicium besteht und die Fremdatome des ersten Iieitfähigkeitstyps aus der Gruppe des periodischen Systems gewählt wird, die aus Aluminium, Indium, Gallium und Thallium besteht.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdatome des zweiten Leitfähigkeitstyps aus Phosphor bestehen.
    Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsstufe folgende Schritte aufweistf- etwa 15 Minuten lang Erwärmung auf eine Temperatur, die innerhalb des Bereiches von 75o° bis 85o° C liegt;.und die Diffusions3tufe der Fremdatome des zweiten Leitfähigkeitstyps ,-Diffusion in einem derartigen Temperaturbereich während der restlichen Zeitspanne von 15 Minuten, wenn sich das Aluminium mit dem Silicium legiert.
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DE2405935A 1973-02-13 1974-02-08 Verfahren zur Diffusion von Dotierstoffatomen eines ersten Leitungstyps in eine erste Oberfläche eines Halbleiterkörpers mit einem zweiten Leitungstyp Expired DE2405935C2 (de)

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