DE3402142A1

DE3402142A1 - Vorrichtung zum dotieren von stabfoermigen einkristallen

Info

Publication number: DE3402142A1
Application number: DE19843402142
Authority: DE
Inventors: Hans Jürgen Dipl.-Ing. Fenzl; Wolfgang Dr.rer.nat. 8000 München Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1984-01-23
Publication date: 1985-07-25
Also published as: IT8519148A0; JPS60177000A; IT1184119B

Description

Vorrichtung zum Dotieren von stabförmiqen Einkristallen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dotieren von stabförmigen Einkristallen mit insbesdndere metallischen Dotierstoffen, bei der der Dotierstoff aus einer die Dotierstoffsubstanz enthaltenen Dotierstoffquelle im Hochvakuum verdampft wird.
Zur Herstellung von Infrarotsensoren werden Silicium-Einkristalle benötigt, die mit Indium dotiert sind. Um eine möglichst gleichmäßige Dotierstoffkonzentration auf einfache Weise in Siliciumscheiben zu erreichen, aus denen die einzelnen Infrarotsensoren hergestellt werden, sollte das Indium zweckmäßigerweise bereits schon vor der Kristallzüchtung auf das Silicium aufgebracht werden. Bei der während der Kristallzüchtung herrschenden hohen Temperatur wird nämlich dann eine gleichmäßige Dotierung des Siliciums erreicht, indem das Indium von der Oberfläche aus einschmilzt.
Um eine gleichmäßige Dotierung von stabförmigen Einkristallen zu erreichen, wurde bisher daran gedacht, aus punktförmigen oder länglichen Quellen, die längs des stabförmigen Einkristalls im Abstand zu diesem geführt sind, den Dotierstoff auf die Oberfläche des stabförmigen Einkristalls aufzudampfen. Bei einer derartigen Vorrichtung sind also beispielsweise parallel zur Längsachse des stabförmigen Einkristalls im Abstand von dessen Mantelfläche mehrere punktförmige Dotierstoffquellen vorgesehen, aus denen der Dotierstoff auf die Mantelfläche des stabförmigen Einkristalls aufgedampft wird, so daß dieser Dotierstoff bei einer anschließenden Wärmebehandlung in das Innere des stabförmigen Einkristalls einschmelzen kann.
Mit einer derartigen Vorrichtung ist eine relativ gleichmäßige Dotierung des stabförmigen Einkristalls möglich.
Ein Nachteil besteht darin, daß nur ein relativ geringer Anteil der aus der Dotierstoffquelle verdampften Dotierstoffsubstanz tatsächlich die Oberfläche des stabförmigen Einkristalls erreicht, da viel Dotierstoffsubstanz auch in die Umgebung verlorengeht und dort einen oft schädlichen Niederschlag bildet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Dotieren von stabförmigen Einkristallen zu schaffen, bei der der aus einer Dotierstoffquelle verdampfte Dotierstoff möglichst vollständig die Oberfläche des Einkristalls erreicht und dort gleichmäßig aufgetragen wird, um so bei einer nachfolgenden Temperaturbehandlung die gewünschte Dotierungskonzentration herstellen zu können.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dotierstoffquelle eine Ringquelle ist, die in ihrem unteren Teil die Dotierstoffsubstanz enthält und zu dem sie konzentrisch durchlaufenden stabförmigen Einkristall hin zumindest teilweise offen ist.
Die Ringquelle bildet so einen im wesentlichen geschlossenen Dotierungsraum, in dessen unterem Teil die zu verdampfende Dotierstoffsubstanz gelagert ist, während der obere Teil dafür sorgt, daß die verdampfte Dotierstoffsubstanz nicht in den Außenraum entweichen kann bzw. der nicht den Stab erreichende Teil in den Vorratsraum zurückgefördert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch Schutzüberzüge auf stabförmigen Proben aufgebracht werden, wie beispielsweise dünne Metallfilme auf einem Siliciumstab.
Die Erwärmung der in der Ringquelle enthaltenen Dotierstoffsubstanz kann mittels einer die Ringquelle umgebenden Hochfrequenz-Spule oder auch direkt durch Widerstandsheizung erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt ist.
Ein Siliciumstab 1 ist mittels einer nicht dargestellten Halterung so gelagert, daß er um seine Längsachse entsprechend einem Doppelpfeil 6 drehbar und in Richtung dieser Längsachse entsprechend einem Doppelpfeil 5 nach oben und unten verschiebbar ist.
Der Siliciumstab 2 wird von einer Ring-Bedampfungsvorrichtung 2 umgeben, die aus einem unteren Teil 8 und einem oberen Teil 9 besteht. Der untere Teil 8 ist so gestaltet, daß er als Träger für eine Dotierstoffsubstanz 3, im vorliegenden Beispiel Indium, dienen kann.
Der obere Teil 9 verhindert, daß aus der Dotierstoffsubstanz 3 verdampfter Dotierstoff in den Außenraum außerhalb des Ringraums dringen kann, d. h., der obere Teil 9 wirkt als "Dach" für die Dotierstoffsubstanz.
Die Ring-Bedampfungsvorrichtung 2 besteht aus einem hochtemperaturstabilen Material, wie beispielsweise aus hochreinem Graphit.
Zur Beheizung der festen Dotierungssubstanz 3 im unteren Teil 8 der Ring-Bedampfungsvorrichtung 2 dient eine Hochfrequenz-Spule 4, die von einem Hochfrequenz-Generator 10 versorgt wird. Anstelle dieser~''indirekten" Beheizung der Bedampfungsvorrichtung 2 ist auch eine direkte Erwärmung mittels Stromdurchgang durch die Bedampfungsvorrichtung möglich. Auch eine indirekte Widerstandsheizung ist möglich.
Zur Temperaturmessung ist ein Thermoelement 7 in die Ring-Bedampfungsvorrichtung 2 eingebaut und über eine Leitung 11 mit einer Regeleinrichtung 12 verbunden, welche ebenfalls an den Hochfrequenz-Generator 10 angeschlossen ist, so daß dieser die erforderliche Temperatur konstant hält.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Auftragen von Schutzüberzügen auf stabförmige Einkristalle, wie beispielsweise zum Auftragen von Metallfilmen auf einem Siliciumstab.
1 Figur L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Dotieren von stabförmigen Einkristallen (1) mit insbesondere metallischen Dotierstoffen, bei der der Dotierstoff aus einer die Dotierstoffsubstanz enthaltenden Dotierstoffquelle (3) im Hochvakuum verdampft wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Dotierstoffquelle eine Ringquelle (2) ist, die in ihrem unteren Teil (8) die Dotierstoffsubstanz (3) enthält und zu dem sie konzentrisch durchlaufenden stabförmigen Einkristall (1) zumindest teilweise offen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Ringquelle (2) einen im wesentlichen geschlossenen Dotierungsraum bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine die Ringquelle umgebende Hochfrequenz-Spule (4) zur Beheizung.
4. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Auftragen von Schutzüberzügen oder dergleichen auf stabförmige Proben.