DE2540053A1 - PROCEDURE FOR DIFFUSING CONTAMINATION INTO SEMICONDUCTOR BODIES - Google Patents
PROCEDURE FOR DIFFUSING CONTAMINATION INTO SEMICONDUCTOR BODIESInfo
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■, ... λ vr.-, 25-8-1975.■, ... λ vr.-, 25-8-1975.
Verfahren zum Eiiidiffundieren von Verunreinigungen in Halbleiterkörper.Method for diffusing impurities into egg Semiconductor body.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eindiffundieren von Dotierungsverunreinigungen in Halbleiterkörper durch Übertragung in der Dampfphase aus einer Quelle van Verunreinigungen in kondensierter Form in einem Raum mit geregelter Atmosphäre, der der Wärmestrahlung eines Ofens ausgesetzt und an einem Ende mit einem beschränkten Durchgang für die Verbindung mit der umgebenden Atmosphäre versehen ist.The invention relates to a method for diffusing doping impurities into Semiconductor body by transferring in the vapor phase from a source of impurities in condensed Form in a controlled atmosphere room exposed to thermal radiation from a furnace and at one end is provided with a restricted passage for communication with the surrounding atmosphere.
Unter den verschiedenen Verfahren zum Eindiffundieren Ύοη Verunreinigungen in Halbleiterkörper sind Vorfahren bekannt, bei denen ein offenes Rohr verwendet wird und bei denen über die Körper in demAmong the various methods for diffusing Ύοη impurities into semiconductor bodies, ancestors are known in which an open tube is used and in which the body is in the
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PHF. 7^-582 25-8-1975.PHF. 7 ^ -582 25-8-1975.
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Rohr ein Gasstrom geführt wird, der die Verunreinigungen, in der Dampfphase enthält und der das Rohr einfach durchströmt, und auch Verfahren, bei denen ein geschlossenes Gefäss verwendet wird und nach denen die Halbleiterkörper mit einer Quelle von Verunreinigungen in kondensierter Form in einem verschlossenen Raum angeordnet werden, der auf eine Temperatur gebracht ist, bei der die Quelle verdampft und die Verunreinigung in die genannten Körper eindiffundiert.A gas stream is passed through the pipe, which removes the impurities, in the vapor phase and which simply flows through the pipe, and also processes in which a closed Vessel is used and after which the semiconductor body with a source of impurities be placed in condensed form in a closed space that is brought to a temperature in which the source evaporates and the impurity diffuses into said bodies.
Für Scheiben aus Halbleitermaterial, wie den III-V-Verbindungen, die die Elemente III und V des periodischen Systems von Elementen umfassen, deren Zersetzungsdrücke bei den Behandlungstemperaturen oft wichtig sind, ist ein Diffusionsverfahren vorgeschlagen, das in einem halbverschlossenen Raum durchgeführt wii-d, der fine Abfliessmöglichkeit über den Durchgang mit einem kalibrierten Querschnitt und einer bestimmten Länge besitzt, was eine Beschränkung des Partialdruckes in dem Raum gestattet.For wafers made of semiconductor material, such as the III-V compounds containing the elements III and V of the periodic system of elements, whose decomposition pressures at the treatment temperatures often are important, a diffusion process is proposed, which was carried out in a semi-closed room, the fine drainage possibility via the passage with a calibrated cross-section and a certain Length, which is a limitation of the partial pressure Allowed in the room.
Dieses Verfahren ist in der von der Anmelderin am 30. November 1971 unter dem Titel "Procede et.dispositif de diffusion en phase vapeur" eingereichton französischen Patentanmeldung Ni-. 7·14-2.84Λ beschrieben.This method is described in the application dated November 30, 1971 under the title "Procede et.dispositif de diffusion en phase vapeur "filed on French patent application Ni-. 7 · 14-2.84Λ.
Dieses Verfahren ermöglicht es, unter günstigen Bedingungen in bezug auf die Zuverlässigkeit, Reinheit und Sicherheit in der Vorrichtung die erforderlichen Dotierungskonzentrationsprofile zu erhalten.This method makes it possible, under favorable conditions in terms of reliability, purity and security of obtaining the required doping concentration profiles in the device.
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25A005325A0053
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Bei der Massenherstellung von Vorrichtungen zu möglichst geringen Kosten ist es günstig, die Diffusionsbearbeitungen in einer Mindestzeit durchzuführen und z.B. eine langsame Abkühlung zu vermeiden, die für das Diffundieren und Reinigen benötigte Zeit zu verkürzen und das Verfahren zur Herstellung der Materialien und insbesondere der Dotierungsquellen zu vereinfachen.For the mass production of devices to the greatest possible extent low cost, it is cheap to do the diffusion processing to be carried out in a minimum time and, for example, to avoid slow cooling that is necessary for diffusion and cleaning to shorten time needed and the procedure to simplify the production of the materials and in particular the doping sources.
Die schnelle Abkühlung führt jedoch Kondonsation und Legierungen an der Oberfläche der Scheiben herbei, während die kurzen Diffusionszeiten eine Erhöhung der Diffusionstemperatur notwendig machen, was eine Oberflächendegradation der Vorrichtungen und eine Zunahme der Kondensationserseheinungen mit sich bringt; ausserdem sind die verwendeten Quellen komplex und ist ihre Herstellung oft schwierig.The rapid cooling, however, results in condensation and alloys on the surface of the discs here, while the short diffusion times increase make the diffusion temperature necessary, resulting in a surface degradation of the devices and an increase that brings with it condensation; in addition, the sources used are complex and often difficult to manufacture.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, den obengenannten Nachteilen zu begegnen und eine Verbesserung in den bekannten Verfahren zum Eindiffundieren in einem halbverschlossenen "Kaum zu schaffen.The present invention aims to obviate and improve the above disadvantages in the known methods for diffusing in one half-locked "Hard to create.
Die Erfindung bezweckt, ebenfalls, das Eindiffundieren von Dotierungsverunreinigungen in Scheiben aus Halbleitermaterial vom III—V-Typ unter den günstigsten Bedingungen in bezug auf die Zuverlässigkeit und insbesondere zur Verwirklichung einer billigen Massenherstellung zu ermöglichen.Another object of the invention is diffusion of doping impurities in wafers of III-V type semiconductor material among the cheapest Conditions related to reliability and especially to realize cheap mass production to enable.
Die Erfindung bezweckt ausserdem, diffundierte Scheiben mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit ohne. The invention also aims to provide diffused panes with a good surface finish without.
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. . 2540Q53. . 2540Q53
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Gefahr vor Degradation des Materials zu erhalten.Risk of material degradation.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren zumAccording to the invention is a method for
Eindiffundieren von Dotierungsverunreinigungen in Halbleiterkörper durch Übertragung in der Dampfphase aus einer Quelle von Verunreinigungen in kondensierter Form in einem Raum mit einer geregelten Atmosphäre, der der Wärmestrahlung eines Ofens ausgesetzt und an einem Ende mit einem beschränkten Durchgang für die Verbindung mit der umgebenden Atmosphäre versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Quelle in der Nähe des genannten Durchgangs angeordnet ist, wobei der Raum, der ebenfalls die genannten Halbleiterkörper enthält, mit Hilfe eines Gasstromes gereinigt wird, der darin über 'das dem genannten Durchgang gegenüberliegende Ende eindringt, worauf nach dem Verschliessen des Raumes, mit Ausnahme des genannten Durchgangs, die Quelle auf deren Verdampfungstemperatur gebracht wird und die Körper auf die Diffusionstemperatur gebracht werden, wobei ein kalter Punkt in dem Raum in der Nähe des genannten dem Durchgang gegenüberliegenden Endes erhalten bleibt, worauf nach einer bestimmten Diffusionszeit der Raum auf der Seite der Quelle zur Entfernung der letzteren geöffnet und der Raum dann mit Hilfe eines Gasstromes gereinigt wird, wonach die Temperatur der Körper herabgesetzt wird.Diffusion of doping impurities into semiconductor bodies by transfer in the vapor phase from a source of contaminants in condensed form in a room with a regulated atmosphere exposed to the thermal radiation of a furnace and at one end is provided with a restricted passage for communication with the surrounding atmosphere, thereby marked that said source is nearby of said passage is arranged, wherein the space which also contains said semiconductor body, is cleaned with the help of a gas stream, which is then about 'the opposite of said passage The end penetrates, whereupon after closing the room, with the exception of the said passage, the Source is brought to their evaporation temperature and the body is brought to the diffusion temperature with a cold spot in the space near said end opposite the passage is retained, whereupon after a certain diffusion time the space on the side of the source for removal the latter is opened and the room is then cleaned with the help of a gas stream, after which the temperature the body is degraded.
Da der Gasstrom zur Reinigung des Raumes über das dem Verbindungsdurchgang gegenüberliegende EndeAs the gas flow for cleaning the room via the end opposite the connecting passage
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eindringt, wird der Raum vollständig und schnell, einschliesslich der darin angeordneten Halbleiterkörper, gereinigt.penetrates, the space becomes complete and quick, inclusive the semiconductor body arranged therein, cleaned.
Der kalte Punkt, der aus einem Gebiet des Raumes besteht, das auf einer niedrigeren Temperatur als andere Gebiete des Raumes gehalten wird, führt einen Transport der durch das Verdampfen der Quelle erhaltenen Dämpfo in Richtung auf den genannten kalten Punkt herbei, an dem sie die Neigung haben, aufs neue zu kondensieren. Diese Dämpfe, die die einzudiffundierenden Verunreinigungen enthaltene geraten so mit den ausgesetzten Oberflächen der Halbleiterkörper in Kontakt, die sich zwischen dem Verbindungsdurchgang und dem kalten Punkt befinden.The cold point, which consists of an area of the room that is kept at a lower temperature than other areas of the room, brings about a transport of the vapor obtained by the evaporation of the source in the direction of the said cold point, at which it causes the inclination have to condense anew. These vapors which contain the impurities e einzudiffundierenden fall so with the exposed surfaces of the semiconductor body in contact, which are located between the connecting passage and the cold spot.
Die Quelle wird aus dem Raum entfernt, sobald die Diffusionszeit vergangen ist, und die Erzeugung dotierender Dämpfe in dem Raum hört- von diesem Augenblick an völlig auf. Die Quelle wird dann vorzugsweise in einer kalten Zone einer Kammer angeordnet, in der die das Gefäss umgebende Atmosphäre herrscht. Weiter verschwindet durch die sofort durchgeführte Reinigung des Raumes jede Spur dotierender Dämpfe. So ist jede Ursache einer Kondensation an der Oberfläche der Halbleiterkörper beseitigt. Da der Reinigungsgasstrom von dem der offenen Seite gegenüberliegenden Ende des Raumes her ausgesandt wird, ist die Reinigung effektiv und können dotierende Dämpfe sofort herausgetriebenThe source is removed from the room as soon as the diffusion time has passed, and the generation of doping vapors in the room ceases from this moment at completely on. The source is then preferably placed in a cold zone of a chamber in which the atmosphere surrounding the vessel prevails. Further disappears due to the cleaning carried out immediately of the room every trace of doping vapors. Everyone is like that The cause of condensation on the surface of the semiconductor body has been eliminated. Since the cleaning gas flow from is sent from the end of the room opposite the open side, cleaning is effective and can immediately expel doping vapors
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werden.will.
Da die Gefahr vor Kondensation auf den Halbleiterkörpern beseitigt ist, ist es möglich, eine schnelle Abkühlung der Halbleiterkörper durchzuführen, und ist es ausserdem zwecklos, Vorzugszentren zum Wieder kondensieren anzubringen, wie sie durch Pulver eines geeigneten Materials gebildet werden können, welches Pulver gewöhnlich dazu verwendet wird, möglichst die Dämpfe zu absorbieren, von denen durch Kondensation auf den Halbleiterkörpern Legierungen gebildet werden, wobei eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit herbeigeführt wird.Since the risk of condensation on the semiconductor bodies is eliminated, it is possible to use a to carry out rapid cooling of the semiconductor body, and it is also pointless to return preferred centers to apply condense, as they can be formed by powder of a suitable material, which Powder is usually used to absorb the vapors possible, caused by condensation Alloys are formed in the semiconductor bodies, resulting in a poor surface quality will.
Da die Gefahr vor Kondensation praktisch beseitigt ist, ist es möglich, die Diffusion mit einem verhältnismassig hohen Partialdotierungsdampfdruck durchzuführen, indem ein Dotierungselomentquello in reinem Zustand und nicht eine Legierung oder ein komplexes Gemisch verwendet wird, wie es gewöhnlich 2Uir Herabsetzung des Partialdruckes des dotierenden Dampfes Anwendung findet. Da der Druck des dotierenden Dampfes höher' ist, werden die Diffusionszeiten dementsprechend herabgesetzt, um eine gleiche Diffusionstiefe zu erhalten. Eine Herabsetzung der Diffusionstemperatur, die kaum in Erwägung gezogen werden kann, wenn die Diffusionszeit infolge eines niedrigeren Partialdruckes schon lange ist, kann dagegen in diesem Falle mit verhältnismässig hoher Dampfspannung verwendet werden.Since the risk of condensation is practically eliminated, it is possible to use a diffusion relatively high partial doping vapor pressure to be carried out by adding a doping element source in pure state and not an alloy or complex mixture is used, as is usually 2Uir Reduction of the partial pressure of the doping vapor is used. Because the pressure of the doping vapor is higher ', the diffusion times are correspondingly reduced in order to obtain the same diffusion depth. A decrease in the diffusion temperature, which can hardly be taken into account when the diffusion time is due to a lower partial pressure has been for a long time, but in this case it can be used with a relatively high vapor tension.
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PIIF. 72«- 25-8-1975.PIIF. 7 2 «- 25-8-1975.
Vorzugsweise wird die Diffusionstemperatur auf einen Mindestwert unterhalb des Schwellwertes herabgesetzt, der, im Falle einer Verbindung, einer kongruenten Verdampfung des Materials der Halbleiterkörper· unter den Volumen- und Druckbedingungen der verwendeten Diffusionsvorrichtung entspricht. Die Gefahr einer Degradation der Oberfläche der Halbleiterkörper infolge Verdampfung der zusammensetzenden Elemente ist somit praktisch beseitigt.The diffusion temperature is preferably reduced to a minimum value below the threshold value, the, in the case of a connection, a congruent evaporation of the material of the semiconductor body corresponds to the diffusion device used under the volume and pressure conditions. The danger of degradation the surface of the semiconductor body as a result of evaporation of the composing elements is thus practically eliminated.
Die den Diffusionsraum umgebende Atmosphäre ist vorzugsweise eine Atmosphäre eines kontinuierlich erfrischten neutralen Gases unter einem Druck, der in der Nähe des Druckes der Atmosphäre liegt. Dank einem beschränkten Durchgang für die Verbindung zwischen dem Raum und dieser Atmosphäre wird ein konstanter Partialdruck eines neutralen Gases in dem Raum aufrechterhalten und trägt dieser Druck zu der Herabsetzung und Regelung der Durchflussmenge der Dotierungsdämpfe über den Halbleiterkörpern bei.The atmosphere surrounding the diffusion space is preferably an atmosphere of a continuous one refreshed neutral gas at a pressure close to that of the atmosphere. Thanks one restricted passage for the connection between the space and this atmosphere becomes a constant partial pressure of a neutral gas in the space and this pressure contributes to the reduction and Regulation of the flow rate of the doping vapors via the semiconductor bodies.
Auch ist es erwünscht, dass der kalte Punkt in dem Raum der Zufuhr des Reinigungsgases möglichst nahe liegt, so dass die Dämpfe des Dotierungsprodukts, die von dem Rexnigungsgasstrom mitgeführt werden, nicht auf den Wänden und auf den von ihnen getroffenen Oberflächen kondensieren können. Vorzugsweise ist der Raum rohrförmig gestaltet Und setzt sich sein dem Verbindung sdurchga ng gegenüber liegendes Ende in einemAlso, it is desirable that the cold point in the space of supply of the cleaning gas as possible is close, so that the vapors of the doping product, which are entrained by the gas stream, do not can condense on the walls and on the surfaces they hit. Preferably the room Tubular in shape and its end opposite the connection is made up of one
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PHF. ηΗ-582PHF. ηΗ -582
25-8-1975.25-8-1975.
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Reinigungsgaszufuhrkanal fort, der mit einem Ventil abgeschlossen wird. Der Raum wird in einem Tunnelofen angeordnet, wobei das Ende des genannten Kanals immer ausserhalb dieses Ofens bleibt und auf diese Weise den kalten Punkt des Raumes bildet.Cleaning gas supply channel continued with a valve is completed. The room is placed in a tunnel oven, with the end of said channel always remains outside of this furnace and in this way forms the cold point of the room.
Zum Offnen des Raumes und zur schnellen Entfernung der Quelle aus diesem Raum wird eine Vorrichtung von dem in der obengenannten Patentanmeldung beschriebenen Typ verwendet, die zwei Röhre enthält, die an einem Ende verschlossen sind und von denen das eine mit gewissem Spiel in das andere eingeführt werden kann und so den Verbindungsdurchgang bildet.A device is used to open the room and to quickly remove the source from this room of the type described in the aforesaid patent application, which includes two tubes, the are closed at one end and one of which can be inserted into the other with a certain amount of play and so forms the connecting passage.
Das Innenrohr enthält die Dotierungsquelle und, indem das Innenrohr aus dem Aussenrohr entfernt wird, wird der Raum geöffnet und wird gleichzeitig die Quelle daraus entfernt.The inner tube contains the doping source and by removing the inner tube from the outer tube the room is opened and the source is removed from it at the same time.
Die Bedingungen für die Temperaturerhöhung der Halbleiterkörper und der Quelle und die Abkühlungsbedingungen sind van dem verwendeten Ofen abhängig. Eines der bevorzugten Verfaliren besteht darin, dass ein rohrförmiger Ofen mit nahezu konstanter geregelter Temperatur vorgesehen wird, der von einer ebenfalls rohrförmigen Kammer durchlaufen wird, in der ein Strom neutralen Gases aufrechterhalten wird. Die Temperaturänderungen des Raumes werden durch Verschiebung des letzteren zwischen einem erhitzten Teil der Kammer und einem nichterhitzten Teil ausserhalb des Ofens erhalten.The conditions for the temperature increase of the semiconductor body and the source and the cooling conditions depend on the furnace used. One of the preferred ways is that a tubular furnace with an almost constant controlled temperature is provided, which is also controlled by a tubular chamber is traversed in which a stream neutral gas is maintained. The temperature changes of the room are caused by shifting the the latter between a heated part of the chamber and a non-heated part outside the furnace.
609813. /0750609813. / 0750
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Die Erfindung kann für die Diffusionsbearbeitungen in den Scheiben ans Halbleitermaterial, insbesondere den Halbleitermaterialien vom JII-V-Typ, verwendet werden. Die Erfindung ei^möglicht es insbesondere, unter den günstigsten Bedingungen die Diffusion von Zink in Galliumarsenidpbospliid und von Galliumphosphid in Galliumarsenid durchzuführen.The invention can be used for diffusion machining used in the wafers of the semiconductor material, in particular the semiconductor materials of the JII-V type will. The invention ei ^ makes it possible in particular, under the most favorable conditions, the diffusion of Zinc in gallium arsenide phosphide and of gallium phosphide to be carried out in gallium arsenide.
Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail, for example, with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt1 shows a schematic longitudinal section
durch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach (Jer Erfindung, undby a device for performing the method according to (Jer invention, and
Fig. 2 einen schematischen detaillierteren Längsschnitt durch eine andere Voinx*iehtung zinn Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.Fig. 2 is a schematic, more detailed longitudinal section through another Voi n x * iehtung tin performing the method according to the invention.
In Fig. 1 ist ein Diffusionsraum 1 mit einem Deckel h mit einem Durchgang 5 für die Verbindung mit der ilen Raum umgebenden Atmosphäre dargestellt; dieser Raum befindet sich in einer Kammer 8. Das Gefäss 1 ist andererseits mit einer Zufuhr für ein neutrales Gas 6 versehen, die von einem Ventil 7 geregelt wird, welches Gefüss eine Quelle von Dotierungsverunreinigungen 3 und Halbleiterkörper 2 enthält. Der Raum ist der Wärmestrahlung eines Ofens ausgesetzt, der dazu entworfen ist, in dem genannten Raum eine Zone 11 wir Erhitzung der Quelle 3 auf die Verdampfungstemperatur, eine Zone 10 zur Erhitzung der Körper auf die Diffu-1 shows a diffusion space 1 with a cover h with a passage 5 for connection to the atmosphere surrounding the room; this space is located in a chamber 8. The vessel 1 is on the other hand provided with a supply for a neutral gas 6 , which is regulated by a valve 7, which vessel contains a source of doping impurities 3 and semiconductor body 2. The room is exposed to the thermal radiation of a furnace which is designed to create a zone 11 in the named room for heating the source 3 to the evaporation temperature, and a zone 10 for heating the body to the diffusion temperature.
6Ü98 13/07506Ü98 13/0750
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sions temperatur und oino auf niedriger Temperatur gehaltene Zone 9 z*i bilden, sions temperature and oino form zone 9 z * i, which is kept at a low temperature,
Dio' Halbleiterkörper 2 und die Quölle; 3 sind in dom Raum 1 auf Zimmertemperatur angeordnet und οin Reiniguugsgasstrom wird durch don Kanal 6 geschickt. Dieses Gas reinigt den Raum in Richtung des Pfeile» 12 und entweicht durch den Durchgang 5·Dio 'semiconductor body 2 and the wells; 3 are arranged in space dom 1 to room temperature and οin Reiniguugsgasstrom is passed through don channel. 6 This gas cleans the room in the direction of the arrow »12 and escapes through the passage 5 ·
Es ist auch möglich, den Raum 1 zu reinigen, bevor er mit dem Deckel h versehen wird, wobei dieser Deckel nach der Reinigung an seine Stelle gebracht v/ird Das Ventil 7 wird dann geschlossen, wobei die in dor Kammer 8 aufrechterhaltene Atmosphäre eine Atmosphäre von Schutzgas unter einem in der Nähe des Druckes der Atmosphäre liegenden Druck, z.B. demselben Geis wie das Reiiügungsgas bei 6, ist.It is also possible to clean the space 1 before it is provided with the cover h , this cover being put in its place after cleaning. The valve 7 is then closed, the atmosphere maintained in the chamber 8 being one atmosphere of protective gas under a pressure close to the pressure of the atmosphere, for example the same as the purification gas at 6.
'Durch Strahlung dex' Erhi. t./imgs/oiion K) und ; I werden die Halbleiterkörper 2 auf die Diffusions temperatur und wird die QueI Le auf die Verdampfung^tempern tür gebracht, wobei die Zone 9 auf einer Temperatur in der Niihe von Zimmertemperatur gehalten wir>l. Die so orzeughon DotierungsdämpFe haben die Neigung, sich auf den keilten Punkt des Gefassos auf dem Pegel der Zone 'J in Richtung des Pfeiles 13 zu richten.'By radiation dex' Erhi. t./imgs/oiion K) and; The semiconductor body 2 is brought to the diffusion temperature and the source is brought to the evaporation annealing door, the zone 9 being kept at a temperature close to room temperature. The thus orzeughon doping vapors tend to be directed towards the wedge point of the vessel at the level of zone 'J in the direction of arrow 13.
Wenn die notwendige Diffusionszeit vergangen ist, wird der Deckel h entfernt, die Quelle 3 aus dem Raum 1 herausgenommen und ein Reinigungsgasstroni durch das öffnen dos Ventils 7 hineingeschickt. Das Entfernen ■6 OiJ H I A/ 0 7 5 0When the necessary diffusion time has passed, the cover h is removed, the source 3 is taken out of the space 1 and a cleaning gas troni is sent in through the opening of the valve 7. The removal ■ 6 OiJ HI A / 0 7 5 0
PIIF. 7;ί~582. 25-8-1975.PIIF. 7 ; ί ~ 582. 25-8-1975.
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der Quelle 3 hat jede neue Erzeugung dotierender Dämpfe in dem Raum verhindert.the source 3 has prevented any new generation of doping vapors in the space.
Nach der den möglichen überschuss an dotierenden Dämpfen entfernenden und dadurch jede Möglichkeit zur Kondensation auf den Halbleiterkörpern 2 verhindernden Reinigung werden die letzteren a\if eine verhältnismässig niedrige Temperatur gebracht, damit sie aus dem Raum entfernt werden können.After removing the possible excess of doping vapors and thereby every possibility to prevent condensation on the semiconductor bodies 2 Cleaning the latter a \ if a proportionately brought to a low temperature so that they can be removed from the room.
In Fig. 2 sind die Halbleiterscheiben 22 senkrecht auf einer Plattform 21 angeordnet, die in einem rohrförmigen Raum Zh angebracht ist. Dieser ist an einem Ende geöffnet und darin wird ein Innenrohr 25 } das mit einem Betätigungsstab 26 versehen ist, eingeführt. Der Aussendurchmesser des Innenrohres 25 ist nur etwas kleiner als der Innendurchmesser des Raumes 2-Ί « Der Spielraum 32 zwischen dem Innonrohr und dem Raum bildet auf diese Weise- einen schmalen Verbindungsdixrchgang zwischen dem Raum und.der diesen Raum umgebenden Atmosphäre. An dem dem geöffneten Ende des Raumes 2h gegenüber liegenden Ende dieses Raumes mündet ein Kanal grossen Durchmessers 29» der* mit einem Ventil "}h endet. Der Raum 2h kann innerhalb einer rohrförmigen Kammer 2 7 verschoben werden, die mit einer Zufuhr für das Schutzgas 28 versehen ist. Die Kammer 27 durchläuft einen Tunnelofen 30, dessen Erhitzungselemeiit 31 dazu angebracht ist, die Scheiben 22 und die Quelle 23 auf die Diffusions— bzw. Verdampfungstemperatür zu bringen,In FIG. 2, the semiconductor wafers 22 are arranged vertically on a platform 21 which is mounted in a tubular space Zh . This is open at one end and an inner tube 25 } which is provided with an actuating rod 26 is inserted into it. The outer diameter of the inner tube 25 is only slightly smaller than the inner diameter of the room 2-«The clearance 32 between the inner tube and the room thus forms a narrow connecting passage between the room and the atmosphere surrounding this room. At the end of this space opposite the open end of space 2h , a large-diameter channel 29 ends with a valve "} h . Space 2h can be moved within a tubular chamber 27 which has a supply for the protective gas 28. The chamber 27 passes through a tunnel furnace 30, the heating element 31 of which is arranged to bring the disks 22 and the source 23 to the diffusion or evaporation temperature, respectively.
6098 1 3/07506098 1 3/0750
PHF. 74-582, 25-8-1975.PHF. 74-582, 25-8-1975.
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welche Temperaturen im beschriebenen Beispiel einander· gleich sind. Ein Teil 37 der Kammer 27, die für den Raum 24 verhältnismässig lang ist, bleibt ausserhalb des Ofens 30.which temperatures correspond to each other in the example described are the same. A part 37 of the chamber 27, which is relatively long for the space 24, remains outside of the oven 30.
Der Raum wird gefüllt und dann in dem Teil angeordnet, wobei der Ofen 30 auf Temperatur gehalten wird. Ein Strom neutralen Gases wird durch den Kanal 29 geschickt und der Raum wird gereinigt, wobei das Reinigungsgas in Richtung des Pfeiles 35 strömt und über den Durchgang 32 entweicht. Das Ventil 34 wird dann geschlossen und der die Scheiben 22 und die Quelle 23 enthaltende Raum 24 wird zu der Erhitzungszone des Ofens 30 hin gedrückt, wobei die Schutzgasatmosphäre in der Kammer 27 aufrechterhalten wird.The space is filled and then placed in the part with the furnace 30 held at temperature will. A stream of neutral gas is sent through channel 29 and the room is cleaned, the Cleaning gas flows in the direction of arrow 35 and escapes via passage 32. The valve 34 is then closed and the space 24 containing the discs 22 and the source 23 becomes the heating zone of the Oven 30 pressed down, the protective gas atmosphere in the chamber 27 is maintained.
Die dotierenden, von der Quelle 23 erzeugten Dämpfe werden zu den Scheiben 22 in Richtung des Pfeiles 36 geführt und der Überschuss dieser Dämpfe wird in dem Teil 33 des Kanals 29 kondensieren, der sich ausserhalb der Erhitzungszone auf einer niedrigen Temperatur befindet. Dieser Teil des Kanals dient als kalter Punkt. Um die Betätigung zu erleichtern, wird der Kanal 29 j geknickt und zu der Betätigringsseite des Gefässes geführt.The doping vapors generated by the source 23 become the disks 22 in the direction of the arrow 36 and the excess of these vapors is in condense the part 33 of the channel 29, which is outside the heating zone is at a low temperature. This part of the canal serves as a cold spot. To facilitate actuation, the channel 29 j is kinked and turned towards the actuating ring side of the vessel guided.
Nach der Diffusionszeit wird das Innenrohr 25 ausserhalb der erhitzten Zone gezogen und in den kalten Teil 37 der Kammer 27 geführt. Das Ventil 34 wird geöffnet und ein Strom neutralen Gases wird zu 6098 13/0750After the diffusion time, the inner tube 25 is pulled outside the heated zone and into the cold part 37 of the chamber 27 out. The valve 34 opens and a stream of neutral gas becomes 6098 13/0750
PHF. 7^-582, 25-8-1975.PHF. 7 ^ -582, 25-8-1975.
- 13 -- 13 -
dem Kanal 29 in dem Raum" 2k geschickt, der in Richtung des Pfeiles 35 gereinigt wird. Die verbleibenden dotierenden Dämpfe werden sofort entfernt. Das Gefäss 2k mit den Scheiben 22 oder nur die Plattform 21, die die Scheiben 22 trägt, wird in den kalten Teil 37 der Kammer 27 gebracht, wodurch eine schnelle Abkühlung der Scheiben erhalten wird.the channel 29 in the space " 2k , which is cleaned in the direction of arrow 35. The remaining doping vapors are immediately removed. The vessel 2k with the disks 22 or only the platform 21 that supports the disks 22 is in the cold Part 37 of the chamber 27 brought, whereby a rapid cooling of the discs is obtained.
Das eben an Hand der Fig. 2 beschriebene Verfahren kann z.B. zum Eindiffundieren von Zink in Scheiben von Galliumarsenidphosphid verwendet werden. Dreis— sig Scheiben mit je einem Flächeninhalt von 20 cm2 und einer Dicke von 400 /um werden gleichzeitig behandelt. Der rohrförmige Raum weist einen Innendurchmesser von 75 nun und eine Länge von 50 cm auf. Das Innenrohr zum Verschliessen des Raumes weist einen Aussendurchmesser von 73 mm auf und darin wird ein reines Zink enthaltendes Gefäss angeordnet. Der Raum wird mit Hilfe eines Stromes reinen Stickstoffes mit einer Durchflussmenge von 5 l/min während 30 Minuten gereinigt. Die Diffusionstemperatur liegt in der Grössenordnung von 65O bis 750° C und die Diffusion dauert von 1 bis k Stunden, je nach den erforderlichen Eigenschaften. Die Verdampfungstemperatur von Zink ist dieselbe wie die Diffusionstemperatur. Die Atmosphäre der Kammer, die den Raum umgibt, besteht aus reinem Stickstoff unter einem Druck von etwa 1 Bar.The method just described with reference to FIG. 2 can be used, for example, to diffuse zinc into slices of gallium arsenide phosphide. Thirty disks, each with an area of 20 cm 2 and a thickness of 400 μm, are treated at the same time. The tubular space has an inside diameter of 75 cm and a length of 50 cm. The inner tube for closing the space has an outer diameter of 73 mm and a vessel containing pure zinc is placed in it. The room is cleaned with the aid of a stream of pure nitrogen with a flow rate of 5 l / min for 30 minutes. The diffusion temperature is in the order of magnitude from 650 to 750 ° C and the diffusion lasts from 1 to k hours, depending on the required properties. The evaporation temperature of zinc is the same as the diffusion temperature. The atmosphere of the chamber that surrounds the room consists of pure nitrogen at a pressure of about 1 bar.
Die Reinigung erfolgt nach der Diffusion mit 6098Ί3/0750 The cleaning takes place after diffusion with 6098Ί3 / 0750
PIIF. 7;l-25-8-1975 PIIF. 7 ; l-25-8-1975
- lh ~ - lh ~
Hilfe eines Stromes reinen Stickstoffes während 10 Minuten mit einer Durchflussmenge von 10 l/min. Die Abkühlung der Scheiben erfolgt durch Verschiebung der kalten Zone des Ofens in etwa 3 Minuten.Using a stream of pure nitrogen for 10 minutes at a flow rate of 10 l / min. the The panes are cooled by moving the cold zone of the furnace in about 3 minutes.
60 9813/075060 9813/0750
Claims (2)
Atmosphäre eine Atmosphäre aus reinem kontinuierlich erfrischtem neutralem Gas unter einem in der Nähe des Druckes der Atmosphäre liegenden Druck ist.
h. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionstemperatur minimal und niedriger als die kongruente Verdampfungstemperatur des Materials des Halbleiterkörpers unter
den in dem Raum herrschenden Bedingungen ist.3.. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the space surrounding the
Atmosphere is an atmosphere of pure, continuously refreshed, neutral gas at a pressure close to that of the atmosphere.
H. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diffusion temperature is minimal and lower than the congruent evaporation temperature of the material of the semiconductor body below
the conditions prevailing in the room.
gebracht werden.5. The method according to any one of claims 1 to h, characterized in that after the diffusion and cleaning of the space, the semiconductor body by rapid cooling back to low temperatures
to be brought.
gekennzeichnet, dass sie einen rohrförmigen Raum enthält, von dem ein Ende einen schmalen Verbindungsdurchgang mit der Atmosphäre in einer Kammer besitzt, in
der ein neutrales Gas umläuft, das den genannten Raum umgibt, wobei der Raum an dem dem genannten Durchgang7 · Device for carrying out a diffusion process according to one of claims 1 to 6, characterized
characterized in that it includes a tubular space, one end of which has a narrow communication passage with the atmosphere in a chamber, in
circulating a neutral gas surrounding said space, the space at said passage
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Family Applications (1)
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: NEHMZOW, F., PAT.-ASS., 2000 HAMBURG |
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