DE2617320A1 - Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlung - Google Patents
Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlungInfo
- Publication number
- DE2617320A1 DE2617320A1 DE19762617320 DE2617320A DE2617320A1 DE 2617320 A1 DE2617320 A1 DE 2617320A1 DE 19762617320 DE19762617320 DE 19762617320 DE 2617320 A DE2617320 A DE 2617320A DE 2617320 A1 DE2617320 A1 DE 2617320A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- neutron
- neutrons
- doping
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N [Si].[P] Chemical compound [Si].[P] HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 101100057143 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) cta3 gene Proteins 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/18—Controlling or regulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/261—Bombardment with radiation to produce a nuclear reaction transmuting chemical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
- Verfahren zum Herstellen von homogen phosphordotierten Silicium
- kristallen durch Neutronenbestrahlung.
- Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von homogen phosphordotierten Siliciumkristallen durch Bestrahlen der Kristalle mit thermischen Neutronen nach der Reaktion wobei die Höhe der Phosphordotierung im wesentlichen durch das Produkt aus Neutronenflußdichte ffi , Bestrahlungszeit t, einer vom Wirkungsquerschnitt der Neutronen abhängigen Konstante f und der Konzentration c an 30Si im Ausgangsmaterial bestimmt wird.
- Aus einem Aufsatz von Tanenbaum und Mills in der Zeitschrift ~J.Electrochem.Soc." 108 (1961) Seiten 171 bis 176 ist zu entnehmen, daß Siliciumkristalle mit hochohmiger n-ieitfähigkeit durch Bestrahlen mit thermischen Neutronen hergestellt werden können. Dabei wird das im Silicium vorhandene natürliche Isotop 30Si durch Aufnahme eines thermischen Neutrons und Abgabe von -Strahlung in das instabile Isotop 31Si übergeführt, welches unter Aussendung von p=Strahlung mit einer Halbwertszeit von 2,62 h in das stabile 31P-Isotop übergeht.
- Bei der sogenannten radiogenen Dotierung des Siliciums nach der Reaktion 30Si (n,y9) 31Si 4 31p gilt unter der Voraussetzung, daß die Aktivität des 31Si vollständig abgeklungen ist und der Abbrand des 30Si vernachlässigbar klein ist, folgender einfacher Zusammenhang: Konz [31PJ = cSi30 . cf . .
- sche = thermischeNeutronenflußdichte in cm 'sec. ' t = Bestrahlungszeit in sec.
- das Produkt CSi30 . Cr= eine Konstante K = 1,7 ~ 10 -4 und errechnet sich aus der Häufigkeit des natürlichen Isotops 30Si im Siliciumgitter (ungefähr 3ffi) = 0,031 ~ 5 ~ 1022cm 3 und der Wert # ist der Wirkungsquerschnitt der thermischen Neutronen im 30Si = 0,11 barn wobei 1 barn = 10-24cm2.
- Daraus ergibt sich nun die Formel für die Bildungsrate von 31P zu (Formel wegen der besseren Übersichtlichkeit ohne Dimensionen) Die Erfahrungen haben nun gezeigt, daß, wenn der aus Literaturangaben berechnete Wert von 1,7 . 10 -4 verwendet wird, welcher bislang jeder Berechnung des einzustellenden Neutronenflusses im Reaktor für eine gewünschte Phosphordotierung zugrunde gelegt wurde, Abweichungen in der Phosphorkonzentration zwischen den aus den Reaktordaten bekannten und den tatsächlich erzielten Werten auftraten.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, Übereinstimmung zwischen den berechneten und den tatsächlichen nach der Neutronenbestrahlung erzielten Phosphorkonzentrationen im Silicium zu erhalten.
- Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß zur Erhöhung der Zielgenauigkeit bei der Einstellung der Dotierung fur die Berechnung der Neutronendosis anstelle des Literaturwertes für den Wirkungsquerschnitt # der Neutronen ein reaktorspezifischer, effektiver Korrekturwert verwendet wird, der abhängig ist von der jeweils benutzten Restrahlungsposition der Kristalle im Reaktor und damit auch von den Anteilen der Neutronen im Neutronenspektrum des Reaktors, die bei der Bestrahlung wirksam sind.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Möglichkeit gegeben, exakt und genau den Zielwert einer Dotierung für jeden Reaktor bzw. jede Bestrahlungsposition einzustellen, wenn der entsprechende effektive Korrekturwert bei der Berechnung der einzustellenden Neutronendosis berücksichtigt wird.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Abweichung des Korrekturwertes vom Literaturwert umso großer zu berechnen, je größer der Anteil an nicht-thermischen Neutronen im Neutronenspektrum des Reaktors ist. Dabei werden die Korrekturwerte zunächst experimentell ermittelt.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung wurde festgestellt, daß bei einem Anteil an thermischen Neutronen von >90% (Anteil an schnellen Neutronen zu10%) der Korrekturwert vom Literaturwert um ca. 20% nach höheren Werten hin abweicht. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel liegt bei einem Anteil an thermischen Neutronen von nur ungefähr 50% der Korrekturwert um ca. 40% höher als der Literaturwert, Anhand von zwei Ausführungsbeispielen soll das Verfahren nach der Lehre der Erfindung noch weiter erläutert werden.
- Ausfffhrungsbeispiel 1 Es soll eine Neutronenbestrahlung an einem Siliciumkristall mit einem Zielwert des elektrischen spezifischen Widerstandes (Q) von ungefähr 150çx cm = 3,50 . 1013Atome Phosphor/cta3 durch führt werden. Als Bestrahlungszeit ergibt sich bei einem Neutronenfluß S von 2 . I013Neutronen/cm2sec. für den Reaktor G Für den experimentell ermittelten Wert #G = 0,150 barn ist Ausfuhrungsbeispiel 2: Es soll der gleiche Zielwert und der gleiche Neutronenfluß wie im Ausführungsbeispiel 1 eingestellt werden. Für den Reaktor K wird ein O(E von 0,132 experimentell ermittelt. Die Bestrahlungszeit t ergibt sich Wie aus den beiden Ausführungsbeispielen zu ersehen ist, kann durch die Berücksichtigung des reaktor-spezifischen, effektiven Korrekturfaktors die gewünschte, durch Neutroneneinstrahlung zu erzielende Phosphorkonzentration im Silicium exakt und genau eingestellt werden.
- Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist anwendbar bei allen Dotierungsprozessen, bei denen durch Neutroneneinstrahlung Phosphoratome in Siliciumkristallen bzw. generell Dotierstoffatome in Halbleitermaterialien nach Kernumwandlung mit thermischen Neutronen erzeugt werden. Dies gilt auch für die Herstellung von beliebigen Dotierungsprofilen z.B. unter Verwendung von neutronenabsorbierenden Masken.
- 5 Patentansprüche
Claims (5)
- Patentansprüche 1.) Verfahren zum Herstellen von homogen phosphordotierten Siliciumkristallen durch Bestrahlen der Kristalle mit thermischen Neutronen nach der Reaktion 30Si (n,XL) 31si½+ 31p wobei die Höhe der Phosphordotierung im wesentlichen durch das Produkt aus Neutronenflußdichte m#, Bestrahlungszeit t, einer vom Wirkungsquerschnitt der Neutronen abhängigen Konstante Cf und der Konzentration c an 30Si im Ausgangsmaterial bestimmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß zur Erhöhung der Zielgenauigkeit bei der Einstellung der Dotierung für die Berechnung der Neutronendosis anstelle des Literaturwertes für den Wirkungsquerschnitt cr der Neutronen ein reaktorspezifischer, effektiver Korrekturwert verwendet wird, der abhängig ist von der jeweils benutzten Bestrahlungsposition der Kristalle im Reaktor und damit auch von den Anteilen der Neutronen im Neutronenspektrum des Reaktors, die bei der Bestrahlung wirksam sind.
- 2.) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abweichung des Korrekturwertes vom Literaturwert umso größer berechnet wird, je höher die Anteile an nicht-thermischen Neutronen im Neutronenspektrum des Reaktors sind.
- 3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Korrekturwert experimetell ermittelt wird.
- 4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei einem Anteil an thermischen Neutronen von >90% der Korrekturwert vom Literaturwert um ca. 20% nach höheren Werten abweichend berechnet wird.
- 5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei einem Anteil an thermischen Neutronen von0s 50% der Korrekturwert um ca.40% höher als der Literaturwert berechnet wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762617320 DE2617320A1 (de) | 1976-04-21 | 1976-04-21 | Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762617320 DE2617320A1 (de) | 1976-04-21 | 1976-04-21 | Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2617320A1 true DE2617320A1 (de) | 1977-11-03 |
Family
ID=5975816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762617320 Withdrawn DE2617320A1 (de) | 1976-04-21 | 1976-04-21 | Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2617320A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4910156A (en) * | 1986-04-30 | 1990-03-20 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Neutron transmutation doping of a silicon wafer |
| WO1999053549A1 (de) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Infineon Technologies Ag | Universal-halbleiterscheibe für hochvolt-halbleiterbauelemente |
| DE112017003487B4 (de) | 2016-07-11 | 2023-10-26 | Sumco Corporation | Verfahren zum Produzieren eines neutronenbestrahlten Siliziumeinkristalls |
-
1976
- 1976-04-21 DE DE19762617320 patent/DE2617320A1/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| DE-B.: Chemiker-Kalender, 1956, 130/131, Nr. 18 * |
| DE-B.: FRIEDLANDER G., KENNEDY J.W.: Lehrb. d. Kern- u. Radiochemie, 1962, 74, 358 * |
| DE-B.: SCHNEIDER WOLFDIETRICH: Neutronenmesstechnik, 1973, 6, 230, 276 * |
| DE-Z.: Z. Elektrochemie, Bd. 64, Nr. 8/9, 1960, 1077-1080 * |
| US-Z.: J. Electrochem. Soc., Vol. 108, No. 2, Febr. 1961, 171-176 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4910156A (en) * | 1986-04-30 | 1990-03-20 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Neutron transmutation doping of a silicon wafer |
| WO1999053549A1 (de) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Infineon Technologies Ag | Universal-halbleiterscheibe für hochvolt-halbleiterbauelemente |
| US6646304B1 (en) | 1998-04-14 | 2003-11-11 | Infineon Technologies Ag | Universal semiconductor wafer for high-voltage semiconductor components |
| DE112017003487B4 (de) | 2016-07-11 | 2023-10-26 | Sumco Corporation | Verfahren zum Produzieren eines neutronenbestrahlten Siliziumeinkristalls |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1959767C2 (de) | Verfahren zur Isotopentrennung | |
| DE2013576C3 (de) | Verfahren zum Aufbringen von dotierten und undotierten Kieselsäurefilmen auf Halbleiteroberflächen | |
| DE2617320A1 (de) | Verfahren zum herstellen von homogen phosphordotierten siliciumkristallen durch neutronenbestrahlung | |
| DE2362264B2 (de) | Verfahren zum herstellen von homogen n-dotierten siliciumeinkristallen durch bestrahlung mit thermischen neutronen | |
| DE2552621C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von n-dotierten Siliciumeinkristallen mit in radialer Richtung tellerförmigem Profil des spezifischen Widerstandes | |
| DE2430859C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer oxydierten, bordotierten Siliciumschicht auf einem Substrat | |
| DE1648614C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines mechanoelektrischen Wandlers | |
| DE2121975A1 (de) | Verfahren zur Ehminierung von Ein flüssen von Verunreinigungen in Kohlen stoffkorpern | |
| DE1769538A1 (de) | Verfahren zur Kontrolle der Keimbildung | |
| DE102018124666A1 (de) | Verfahren zum Stimulieren des Wachstums von in einer Flüssigkeit enthaltenen Biomasse innerhalb eines Bioreaktors | |
| DE102013220827A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem Polymer-Graphenoxid-Komposit und mit diesem hergestelltes organisches elektronisches Element | |
| DE3015886A1 (de) | Siliziumcarbidkoerper und verfahren zu ihrer herstellung | |
| Herr et al. | Zur thermischen Ausheilung von Kernrückstoßdefekten in neutronenbestrahlten, kristallinen Ir (IV)-und Os (lV)-Hexahalogen-Komplexen | |
| Martin et al. | Apparatus for the selective radiogenic implantation of doping materials in a semiconductor crystal rod | |
| DE2906058A1 (de) | Verfahren zum herstellen von halbleiterkoerpern fuer solarzellen aus silizium | |
| Schönherr | Zur Existenz diskreter TeCl-5-Ionen/On the Existence of Discrete TeCl-5 Ions | |
| DE2519527C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von homogen-phosphordotiertem einkristallinem Silicium durch Neutronenbestrahlung | |
| DE2364015B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von n-dotierten Siliciumeinkristallen mit einem einstellbaren Dotierungsprofil | |
| Wendenburg et al. | Die Ausbeute solvatisierter Elektronen bei der Einwirkung von Y-Strahlung und von He/Li-Teilchen auf organische Gläser bei-196° C | |
| DE2551281A1 (de) | Verfahren zum herstellen von phosphordotierten siliciumeinkristallen mit in radialer richtung gezielter randlicher anreicherung des dotierstoffes | |
| Cartier | Positronenannihilation in synthetischen und amorphen Metallen: Graphiteinlagerungsverbindungen und metallische Gläser | |
| DE2650779C3 (de) | Verfahren zum Ausheilen von Kristallgitterschäden in durch Neutroneneinstrahlung dotierten Siliciumkristallen | |
| DE2551301A1 (de) | Verfahren zum herstellen von phosphordotierten siliciumeinkristallen mit in radialer richtung gezielter randlicher abreicherung des dotierstoffes | |
| Spernol et al. | Eine auf 0.2% genaue Zählung von Alphateilchen mit Plastikdetektoren. EUR 1105.= An accurate counting up to 0.2% of alpha particles with plastic detectors. EUR 1105. | |
| Simons | Positronium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |