DE2607414C2 - Method for healing crystal lattice damage on silicon crystals doped with phosphorus by irradiation with thermal neutrons - Google Patents

Method for healing crystal lattice damage on silicon crystals doped with phosphorus by irradiation with thermal neutrons

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DE2607414C2 DE19762607414 DE2607414A DE2607414C2 DE 2607414 C2 DE2607414 C2 DE 2607414C2 DE 19762607414 DE19762607414 DE 19762607414 DE 2607414 A DE2607414 A DE 2607414A DE 2607414 C2 DE2607414 C2 DE 2607414C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausheilen von Kristallgitterschäden an durch Bestrahlung mit thermischen Neutronen phosphordotierten Siliciumkristallen durch Erhitzen auf über 10000C für mehr als 1 Stunde in einem Diffusionsofen.The present invention relates to a method for healing crystal lattice damage on silicon crystals doped with phosphorus by irradiation with thermal neutrons by heating to over 1000 ° C. for more than 1 hour in a diffusion furnace.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 36 490 beschrieben worden. Durch die Bestrahlung mit thermischen Neutronen wird das Siliciumkristall entsprechend der GleichungenSuch a method has been described in DE-OS 36 490, for example. Because of the radiation with thermal neutrons the silicon crystal becomes according to the equations

»Si +in — fi Si +;''Si + in - fi Si +;'

Siliciumkristall für beispielsweise 1 bis 2 Stunden auf eine Temperatur von 1250° C gebrachtSilicon crystal for, for example, 1 to 2 hours brought a temperature of 1250 ° C

Es wurde nun festgestellt, daß sich die elektrischen Meßwerte von Halbleiterbauelementen, die aus solchem Silicium hergestellt werden, während der nachfolgenden Diffusionsprozesse noch verändern können.It has now been found that the electrical Measured values of semiconductor components, which from such Silicon can be produced while the subsequent diffusion processes can still change.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb in einer Verbesserung bzw. Stabilisierung der elektrischen Meßwerte der durch das eingangs genannte Verfahren hergestellten Siliciumkristalle. The object on which the present invention is based is therefore to improve or Stabilization of the electrical measured values of the silicon crystals produced by the method mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer phosphorhaltigen Atmosphäre erhitzt wird, und daß die gebildete Phosphorbelegung anschließend entfernt wird.This object is achieved in that it is heated in a phosphorus-containing atmosphere, and that the formed phosphorus coating is then removed.

Es wird angenommen, daß durch das Tempern in Phosphoratmosphäre ein Gettereffekt auf die im neutronenbestrahlten Silicium vorhandenen Kristallgitterdefekte ausgeübt wird. Dieser Gettereffekt bewirkt offensichtlich, daß nicht nur Verunreinigungen aus dem Gitter ausgegettert werden, sondern auch schwer auszuheilende Kristallbaufehler, wie sie insbesondere auftreten, wenn der Kristall einer hohen Dosis an schnellen Neutronen ausgesetzt worden istIt is assumed that tempering in a phosphorus atmosphere has a gettering effect on those exposed to neutrons Silicon existing crystal lattice defects is exerted. This getter effect obviously causes that not only impurities are removed from the grid, but also that are difficult to heal Crystal defects, such as those that occur in particular when the crystal is subjected to a high dose of rapid Has been exposed to neutrons

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, den Temperprozeß bei 12300C für eine Zeitdauer von 8 Stunden durchzuführen.To be particularly favorable, it has been found to perform the annealing process at 1230 0 C for a period of 8 hours.

Der Gettereffekt wird noch verstärkt wenn die Siliciumeinkristalle vor der Wärmebehandlung in der phosphorhaltigen Atmosphäre einem Vortemperprozeß bei mindestens 10000C, vorzugsweise 11000C, rund 4 Stunden lang unterworfen werden.The gettering effect is exacerbated when the silicon single crystal before the heat treatment in the phosphorus containing atmosphere a Vortemperprozeß at least 1000 0 C, preferably 1100 0 C, about 4 hours will be subject to long.

Sehr gute Ergebnisse in bezug auf die Stabilität der elektrischen Parameter der aus dem so behandelten Material gewonnenen Halbleiterbauelemente werden erzielt, wenn die Siliciumkristalle in Scheibenform in einer Dicke von etwa 2 mm getempert werden. Diese Kristallscheiben können dann beispielsweise bei 1150° C für eine Zeitdauer von 1,5 Stunden der Phosphordiffusion unterworfen werden.Very good results with regard to the stability of the electrical parameters of the so treated Semiconductor components obtained from material are obtained when the silicon crystals are in the form of disks in be tempered to a thickness of about 2 mm. These crystal disks can then, for example, at 1150 ° C be subjected to phosphorus diffusion for a period of 1.5 hours.

Die Belegung wird zweckmäßigerweise durch Läppen entfernt. Zweckmäßigerweise wird die Temperung in einem für Phosphordiffusion verwendeten Diffusionsofen vorgenommen. Vor dem Tempern empfiehlt es sich, die Oberflächen der Siliciumkristalle in einer Kalilauge-Ätzlösung und nach der Temperung in einer Ätzlösung bestehend aus einem Gemischflußsäure zu Salpetersäure im Verhältnis 1 :10 zu behandeln.
Beim Tempern sollte das Aufheizen ab 6000C auf die Tempertemperatur und das Wiederabkühlen bis 600° C mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die nicht größer als 3° C/min ist. Dadurch werden einerseits thermische Schocks vermieden, andererseits haben die sonstigen Verunreinigungen genügend Zeit, um an die Oberfläche zu diffundieren.The occupancy is expediently removed by lapping. The tempering is expediently carried out in a diffusion furnace used for phosphorus diffusion. Before tempering, it is advisable to treat the surfaces of the silicon crystals in a caustic potash solution and after tempering in an etching solution consisting of a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid in a ratio of 1:10.
On annealing, the heating from 600 0 C to the tempering temperature and the re-cooling to 600 ° C at a rate should be that / is not greater than 3 ° C min. This on the one hand avoids thermal shocks, on the other hand the other impurities have enough time to diffuse to the surface.

mit Phosphor dotiert. Zum Ausheilen der durch die Bestrahlung verursachten Kristallgitterschäden wird dasdoped with phosphorus. This is used to heal the crystal lattice damage caused by the irradiation

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Ausheilen von Kristallgitterschäden an durch Be. irahlung mit thermischen Neutronen phosphordotierten Siliciumkristallen durch Erhitzen auf über 10000C für mehr als 1 Stunde in einem Diffusionsofen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer phosphorhaltigen Atmosphäre erhitzt wird, und daß die gebildete Phosphorbelegung anschließend entfernt wird.1. Method of healing crystal lattice damage by Be. irahlung with thermal neutrons phosphorus doped silicon crystals by heating at 1000 0 C for more than 1 hour in a diffusion furnace, characterized in that is heated in a phosphorus-containing atmosphere, and in that the phosphorus availability formed is then removed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperprozeß bei 1230° C für eine Zeitdauer von 8 Stunden durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the tempering process at 1230 ° C for a Duration of 8 hours is carried out. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumkristalle vor der Wärmebehandlung in phosphorhaltiger Atmosphäre einem Vortemperprozeß bei mindestens 1000° C, vorzugsweise 1100° C, rund 4 Stunden lang unterworfen werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the silicon crystals before Heat treatment in an atmosphere containing phosphorus in a pre-tempering process at at least 1000 ° C, preferably 1100 ° C, subjected for around 4 hours will. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumkristalle in Scheibenform getempert werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the silicon crystals in Disc shape to be annealed. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallscheiben bei 1150° C während einer Zeitdauer von 1,5 Stunden der Phosphordiffusion unterworfen werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the crystal disks at 1150 ° C during be subjected to phosphorus diffusion for a period of 1.5 hours. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung durch Läppen entfernt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the occupancy is removed by lapping will. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in einem für Phosphordiffusionen verwendeten Diffusionsofen vorgenommen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the annealing in one diffusion furnace used for phosphorus diffusions is made. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Siliciumkristalle vor der Temperung in einer Kalilauge-Ätzlösung behandelt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the surfaces of the Silicon crystals are treated in a caustic potash solution before tempering. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen ab 600° C auf die Tempertemperatur und das Wiederabkühlen bis 600° C mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die nicht größer ist als 3 "C/min.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the heating starts 600 ° C to the annealing temperature and the re-cooling to 600 ° C takes place at a rate, which is not greater than 3 "C / min. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallscheiben nach der Temperung in einer aus einem Flußsäure-Salpetersäure-Gemisch (1 :10) bestehenden Ätzlösung behandelt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the crystal disks after tempering in an etching solution consisting of a hydrofluoric acid-nitric acid mixture (1:10) be treated.
DE19762607414 1976-02-24 1976-02-24 Method for healing crystal lattice damage on silicon crystals doped with phosphorus by irradiation with thermal neutrons Expired DE2607414C2 (en)

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