NL8000302A - STIMULATING SEMICONDUCTORS WITH BORIUM. - Google Patents

STIMULATING SEMICONDUCTORS WITH BORIUM. Download PDF

Info

Publication number
NL8000302A
NL8000302A NL8000302A NL8000302A NL8000302A NL 8000302 A NL8000302 A NL 8000302A NL 8000302 A NL8000302 A NL 8000302A NL 8000302 A NL8000302 A NL 8000302A NL 8000302 A NL8000302 A NL 8000302A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
glass
stimulation
silicon
semiconductor
alkaline earth
Prior art date
Application number
NL8000302A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Owens Illinois Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US431212A external-priority patent/US3907618A/en
Priority claimed from US431211A external-priority patent/US3928096A/en
Priority claimed from US05/534,860 external-priority patent/US3962000A/en
Application filed by Owens Illinois Inc filed Critical Owens Illinois Inc
Publication of NL8000302A publication Critical patent/NL8000302A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0036Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0036Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
    • C03C10/0045Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3 and MgO as main constituents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0054Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/16Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases
    • C30B31/165Diffusion sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/2225Diffusion sources

Description

4 η \l' 1 14 η \ l '1 1

Het met borium stimuleren van halfgeleiders.Stimulating semiconductors with boron.

De uitvinding heeft betrekking op door diffusie verbonden halfgeleiderorganen en meer in het bijzonder op een nieuwe werkwijze voor het diffunderen van borium in halfgeleiders van silicium en germanium. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking 5 op een nauwkeurig en gemakkelijk te regelen werkwijze voor het diffunderen van een borium bevattende laag in tenminste een gedeelte van het oppervlak van een halfgeleider van silicium of germanium ten einde daarin een halfgeleider verbinding te vormen.The invention relates to diffusively connected semiconductor devices and more particularly to a new method for diffusing boron into semiconductors of silicon and germanium. More particularly, the invention relates to an accurate and easily controllable method of diffusing a boron-containing layer into at least a portion of the surface of a semiconductor of silicon or germanium to form a semiconductor compound therein.

Halfgeleiders zijn in de industrie reeds jaren bekend, 10 waarbij de uitdrukking halfgeleiderelement wordt aangenomen in het algemeen te slaan op silicium, germanium en silicium-germanium legeringen. De uitdrukking "halfgeleider" in de navolgende beschrijving heeft betrekking op silicium, germanium en silicium-germanium legering halfgeleiderelementen.Semiconductors have been known in the industry for years, the term semiconductor element being believed to refer generally to silicon, germanium and silicon-germanium alloys. The term "semiconductor" in the following description refers to silicon, germanium and silicon-germanium alloy semiconductor devices.

15 Dergelijke elementen kunnen cirkelvormig zijn, recht hoekig of driehoekig of een willekeurige andere geschikte geometrische vorm bezitten, hoewel zij gewoonlijk in de vorm zijn van een plaatje of schijf voor de meeste toepassingen.Such elements may be circular, right angled or triangular or have any other suitable geometric shape, although they are usually in the form of a wafer or disc for most applications.

Dergelijke silicium halfgeleiders hebben een actieve 20 verontreiniging daarin opgenomen gedurende de vervaardiging of later door diffunderen, welke verontreiniging de elektrische gelijk-richteigenschappen van de halfgeleider beïnvloedt ter onderscheiding van andere verontreinigingen, die geen duidelijke uitwerking kunnen hebben op deze eigenschappen. Actieve verontreinigingen 25 worden gewoonlijk geclassificeerd als gevende verontreinigingen of ontvangende verontreinigingen. De gevende verontreinigingen omvatten fosfor, arseen en antimoon, waarbij de ontvangende ver- 1000302 2 ontreinigingen borium, gallium, aluminium en indium omvatten. In andere gevallen zijn de silicium halfgeleiders in hoofdzaak vrij van dergelijke verontreinigingen, welke halfgeleiders dan "echte" halfgeleiders worden genoemd.Such silicon semiconductors have an active impurity incorporated therein during manufacture or later by diffusion, which impurity affects the electrical rectifying properties of the semiconductor to distinguish other impurities which cannot have a clear effect on these properties. Active impurities are usually classified as giving impurities or receiving impurities. The giving impurities include phosphorus, arsenic and antimony, the receiving impurities comprising 2 impurities boron, gallium, aluminum and indium. In other instances, the silicon semiconductors are substantially free from such contaminants, which semiconductors are then called "true" semiconductors.

5 Wat betreft de nomenclatuur op het gebied van de halfgeleiders, is gesteld dat een gebied van halfgeleidermateriaal, dat een overmaat aan gevende verontreinigingen bezit en een overmaat aan vrije elektronen levert, een N-soort geleidbaarheid vertoont. Daarentegen wordt een P-geleidbaarheid vertoond door een 10 gebied, dat een overmaat aan ontvangende verontreinigingen bevat, hetgeen resulteert in een gebrek aan elektronen of een overmaat aan "gaten". Met andere woorden wordt een N-geleiding gekenmerkt door een elektrongeleiding, waarbij een P-geleiding wordt gekenmerkt door een gatgeleiding. "Echte" (soms I-soort genoemd) 15 silicium halfgeleiders bevatten gevende noch ontvangende verontreinigingen.As to the semiconductor nomenclature, it has been stated that a region of semiconductor material, which has an excess of emitting impurities and provides an excess of free electrons, exhibits an N-type conductivity. In contrast, a P conductivity is exhibited by a region containing an excess of receiving contaminants, resulting in a lack of electrons or an excess of "holes". In other words, an N-guide is characterized by an electron guide, a P-guide is characterized by a hole guide. "Genuine" (sometimes called I-type) silicon semiconductors contain neither giving nor receiving impurities.

Wanneer een ononderbroken vast proefstuk van een halfgeleidermateriaal een N-gebied heeft grenzen aan een P-gebied, wordt de grens daartussen een P-N of N-P-verbinding genoemd, waar-20 bij het proefstuk van halfgeleidermateriaal wordt aangeduid als een halfgeleiderorgaan met een P-N-verbinding. Wanneer een gebied met een P-geleidbaarheid grenst aan een gebied met een grotere P- . . 1 + .When a solid semiconductor solid sample has an N region adjacent to a P region, the boundary therebetween is referred to as a PN or NP junction, where the semiconductor material sample is referred to as a semiconductor device with a PN junction. . When an area with a P conductivity is adjacent to an area with a larger P-. . 1+.

geleidbaarheid, wordt deverbmdmg een P-P verbinding genoemd.conductivity, the compound is called a P-P compound.

ff

Wanneer een gebied met een N-geleidbaarheid grenst aan een gebied • » ·When an area with an N conductivity is adjacent to an area • »·

25 met een grotere N-geleidbaarheid, wordt de verbinding een N-N25 with greater N conductivity, the compound becomes an N-N

verbinding genoemd. Halfgeleiderverbindingen van de P-I-soort en N-I-soort bestaan ook. De uitvinding omvat het door diffunderen stimuleren met borium voor het vormen van P (met inbegrip van P ) gebieden in de beschreven soorten halfgeleiderorganen.called connection. Semiconductor compounds of the P-I type and N-I type also exist. The invention includes diffusion stimulation with boron to form P (including P) regions in the described semiconductor device types.

30 Halfgeleiders vinden toepassingen bij en zijn geschikt voor gelijkrichters, transistoren, fotodioden, zonnebatterijen, door halfgeleiders geregelde gelijkrichters en andere toestellen. Naast de algemeen elektronische toepassingen, wordt de P-N-verbindings-halfgeleider vaak gebruikt als een stralingsdetector of een ge-35 laden deeltjesdetector.30 Semiconductors find applications in and are suitable for rectifiers, transistors, photodiodes, solar batteries, semiconductor controlled rectifiers and other devices. In addition to the general electronic applications, the P-N junction semiconductor is often used as a radiation detector or a charged particle detector.

Verschillende ontwikkelingen hebben plaatsgevonden voor 8000302Various developments have taken place for 8000302

VV

- X.- X.

3 het tot stand brengen van het stimuleren van het halfgeleider-materiaal door het toevoegen van stimuleerverontreinigingen tijdens het uit een smelt trekken van het siliciumkristal of door het toepassen van legerings- en diffunderingswerkwijzen op een groeiend 5 kristal. In het algemeen wordt het diffunderen van de stimuleer- stof in het silicium materiaal tot stand gebracht door het verwarmen van een vooraf gestelde hoeveelheid van het bepaalde stimuleer-materiaal samen met het silicium, zodat de atomen van het stimuleer-materiaal vanaf alle zijden in het halfgeleider lichaam zullen 10 dringen. Een bekende werkwijze omvat het met fosfor stimuleren van silicium.3 effecting stimulation of the semiconductor material by adding stimulating impurities during melt-drawing of the silicon crystal or by applying alloying and diffusing methods to a growing crystal. Generally, the diffusion of the stimulant into the silicon material is accomplished by heating a predetermined amount of the particular stimulant material together with the silicon so that the atoms of the stimulator material from all sides in the semiconductor body will penetrate 10. A known method comprises stimulating silicon with phosphorus.

Werkwijzen, die het afzetten omvatten van een stimuleer-middel op een beperkt öppervlaktegebied van het halfgeleiderlichaam zijn beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.287·187. Deze 15 bekende werkwijze vereist het afzetten van een oxide van het half-geleidermateriaal door dampafzetting, gevolgd door diffunderen van de stimuleerstof in het halfgeleideroppervlaktegebied door het verwarmen van het halfgeleiderlichaam.Methods that include depositing a stimulant on a limited surface area of the semiconductor body are described in U.S. Patent 3,287,187. This known method requires depositing an oxide of the semiconductor material by vapor deposition, followed by diffusing the stimulant into the semiconductor surface region by heating the semiconductor body.

Halfgeleiderorganen, die een gediffundeerde P-N-verbin-20 ding bevatten, zijn gemaakt door het verwarmen van N-silicium halfgeleiders in aanwezigheid van een ontleedbare, gasvormige boriumsamenstelling, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooi-schriften 3.5^2.609) 2.801+.1+Q5 en 3.52^.776. Gemeend wordt, dat borium een glasachtige film vormt over het oppervlak van de half-25 geleider, waarbij bij een voortgaande verwarming een boriumsoort in het silicium diffundeert. Volgens de stand van de techniek kan ook een boriumsamenstelling worden afgezet op het oppervlak van de silicium halfgeleider bij een lage temperatuur en vervolgens verwarmd tot een temperatuur, waarbij diffusie zal plaats vinden.Semiconductor devices, which contain a diffused PN compound, are made by heating N-silicon semiconductors in the presence of a decomposable gaseous boron composition, as described in U.S. Patent Nos. 3,5 ^ 2,609) 2,801 + .1 + Q5 and 3.52, 776. Boron is believed to form a glassy film over the surface of the semiconductor, with a boron species diffusing into the silicon with continued heating. According to the prior art, a boron composition can also be deposited on the surface of the silicon semiconductor at a low temperature and then heated to a temperature at which diffusion will take place.

30 Andere werkwijzen voor het diffusie afzetten van borium omvatten het afzetten van dampvormig uit een gesmolten boriumoxide, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.0^1.21^, 2.791+.8½ en 3Λ93.355.Other methods of diffusing boron deposition include depositing vaporous from a molten boron oxide, as disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,021,221, 2,791 + .8½ and 3,393,355.

Recentelijker is het gebruik van geoxideerde borium- * 35 nitrideplaatjes als een boriumbron bij het behandelen van silicium-halfgeleiders voorgesteld in het artikel "Boron Nitride as a 8000302 if diffusion Source for Silicon" door If.Goldsmith c.s. in het RCA Review van juni 1967 op bladzijde 31^. De dissertatie getiteld "The Use of 93% Boron nitride Hot Pressed Wafers as a Boron Diffused Source for Silicon Solid State Diffusion", voorgelegd 5 door David B.Rupprecht aan het Department of Electrical Engineering of the Graduate School of the University of Pennsylvania in juni 1972 heeft betrekking op een soortgelijke werkwijze. Van belang is ook het artikel getiteld "Oxidized Boron Nitride Wafers as an In-Situ Boron Dopant Source for Silicon Diffusion" door D.Rupprecht 10 en J.Stack in de uitgave van september 1973 van het Journal of Electrochem. Soc., Solid State Science and Technology. Bij deze boriumnitridewerkwijze wordt het boriumnitride geoxideerd in een oxiderende atmosfeer voordat het wordt gebruikt als een diffusie-bron. Dit verschaft een BgO^ laag op het boriumnitrideoppervlak, 15 welke laag later ontleedt en borium verschaft voor het diffunderen. Deze werkwijze is begrensd, doordat de dikte van de BgO^ ^aaS de hoeveelheid borium bepaalt, die beschikbaar is voor het diffunderen, waarbij indien een onvoldoende hoeveelheid aanwezig is, de vaste ’ oplossingsgrens niet wordt bereikt en het regelen van de gelijk- 20 matigheid van het diffunderen zeer moeilijk is. Bij het toepassen van deze bekende werkwijze is dus een nauwkeurige regeling van de boriumnitrideoxidatie zeer kritisch.More recently, the use of oxidized boron * 35 nitride platelets as a boron source in the treatment of silicon semiconductors has been suggested in the article "Boron Nitride as a 8000302 if diffusion Source for Silicon" by If.Goldsmith et al in the RCA Review of June 1967 at page 31 ^. The dissertation entitled "The Use of 93% Boron nitride Hot Pressed Wafers as a Boron Diffused Source for Silicon Solid State Diffusion" submitted by David B. Rupprecht to the Department of Electrical Engineering of the Graduate School of the University of Pennsylvania in June 1972 relates to a similar method. Also of interest is the article entitled "Oxidized Boron Nitride Wafers as an In-Situ Boron Dopant Source for Silicon Diffusion" by D. Rupprecht 10 and J. Stack in the September 1973 issue of the Journal of Electrochem. Soc., Solid State Science and Technology. In this boron nitride process, the boron nitride is oxidized in an oxidizing atmosphere before being used as a diffusion source. This provides a BgO 1 layer on the boron nitride surface, which layer later decomposes and provides boron for diffusion. This method is limited in that the thickness of the BgO2 aaS determines the amount of boron available for diffusion, where if an insufficient amount is present, the solid solution limit is not reached and the uniformity is controlled. diffusion is very difficult. Thus, when applying this known method, precise control of the boron nitride oxidation is very critical.

Alle bekende werkwijzen lijden aan gecompliceerde werkwijzemaatregelen, die de kosten van de halfgeleiderproduktie 25 verhogen.All known methods suffer from complicated process measures, which increase the costs of semiconductor production.

Een eerste doel van de uitvinding omvat een werkwijze voor het gelijkmatig diffunderen van borium in een siliciumhalf-gelei deroppervlak.A first object of the invention includes a method for uniformly diffusing boron into a silicon semiconductor surface.

Een verder doel van de uitvinding heeft betrekking op 30 het verschaffen van een nieuwe vaste bron voor het borium, dat wordt gebruikt voor het diffunderen in het halfgeleideropperylak.A further object of the invention relates to the provision of a new solid boron source which is used for diffusing into the semiconductor surfacer.

Nog een verder doel van de uitvinding heeft betrekking op het verschaffen van een werkwijze, waarbij gebruik gemaakt wordt van een BgO^ bevattend, keramisch glaslichaam, als de 35 stimuleermiddelbron voor het bestuurd aanbrengen van BgO^ dampen op een oppervlak van een silieiumhalfgeleiderelement.Yet a further object of the invention relates to providing a method using a ceramic glass body containing BgO4 as the stimulant source for the controlled application of BgO4 vapors to a surface of a silicon semiconductor element.

8000302 4 58000302 4 5

Weer een ander doel van de uitvinding heeft betrekking op het verschaffen van een vaste bron, die BgO^ dampen kan vrijmaken, welke dampen herhaaldelijk kunnen worden gebruikt voor het bestuurd en gelijkmatig stimuleren van een halfgeleideropper-5 vlak.Yet another object of the invention relates to providing a solid source capable of releasing BgO vapors which can be used repeatedly to control and evenly stimulate a semiconductor surface.

Een verder doel is het verschaffen van een tweede uitvoeringsvorm en een verbeterde versie van de uitvinding, waarbij gebruik gemaakt wordt van een bepaalde familie van BgO^ bevattende, keramische glasbronnen voor het stimuleermiddel, welke bronnen 10 thermisch stabiel zijn en stijf bij stimuleertemperaturen van meer dan ongeveer 1050°C. Het voorkeursbereik van keramische glasbronnen voor het stimuleermiddel is stijf bij temperaturen tussen 1100 en 1200°C, zelfs in de vorm van dunne plaatjes. Verder kunnen de uitgangsglassamenstellingen, die thermisch worden gekristalli-15 seerd voor het vormen van deze verbeterde keramische glasbronnen voor het stimuleermiddel, gemakkelijk worden gesmolten, waarbij zij bestendig zijn tegen ongecontroleerd ontglazen. Dit maakt het mogelijk tot 60 mol.# op te nemen in de keramische glasbronnen voor het stimuleermiddel, waarbij de stijfheid en de afmetings-20 stabiliteit gedurende het stimuleren bij hoge temperatuur, behouden blijven. Dit kenmerk is van bijzonder groot belang, omdat de mate waarin BgO^ dampen worden opgewekt door de keramische glasbron voor het stimuleermiddel gedurende het stimuleren in het algemeen toeneemt wanneer de concentratie in de stimuleermiddelbron 25 toeneemt. Ongelukkigerwijze neemt de thermische stabiliteit en stijfheid van keramische glasmaterialen in dunne doorsneden gewoonlijk af bij toenemende BgO^-concentratie. Een bijzondere en gewenste combinatie van een hoge concentratie van BgO^ in de keramische glasbron voor het stimuleermiddel, is dus verschaft, als-30 mede thermische stabiliteit en stijfheid bij temperaturen boven 1050°C, zelfs wanneer de stimuleermiddelbron in de vorm is van een dun plaatje.A further object is to provide a second embodiment and an improved version of the invention, using a particular family of BgO-containing ceramic glass sources for the stimulant, which sources are thermally stable and rigid at stimulation temperatures greater than about 1050 ° C. The preferred range of ceramic glass sources for the stimulant is rigid at temperatures between 1100 and 1200 ° C, even in the form of thin plates. Furthermore, the starting glass compositions, which are thermally crystallized to form these improved ceramic glass sources for the stimulant, can be easily melted, being resistant to uncontrolled devitrification. This makes it possible to incorporate up to 60 moles # in the ceramic glass sources for the stimulant, retaining the stiffness and dimensional stability during the high-temperature stimulation. This feature is of particular importance because the degree to which BgO vapors are generated by the ceramic glass source for the stimulant during stimulation generally increases as the concentration in the stimulant source 25 increases. Unfortunately, the thermal stability and stiffness of ceramic glass materials in thin sections usually decreases with increasing BgO 2 concentration. Thus, a particular and desirable combination of a high concentration of BgO4 in the ceramic glass source for the stimulant is provided, as well as thermal stability and rigidity at temperatures above 1050 ° C, even when the stimulant source is in the form of a thin picture.

Een moeilijkheid bij het toepassen van een hoge concentratie van BgO^ is, dat bij hoge temperatuursstimulatie (bijvoor-35 beeld boven 1050°C), deze in een zodanige mate plaatsvindt, dat een veel zwaardere afzetting van borium op de halfgeleider wordt ge- » 8000302 6 maakt dan daarin kan oplossen en diffunderen.A difficulty in applying a high concentration of BgO 2 is that at high temperature stimulation (eg above 1050 ° C), it occurs to such an extent that a much heavier deposit of boron is deposited on the semiconductor. 8000302 6 then can dissolve and diffuse therein.

Wanneer de te stimuleren halfgeleider silicium is, wordt een afzetting van een ongewenste samenstelling, die wordt geacht een boriumsilicide te zijn, gevormd door de reactie van de 5 overmaat borium met silicium. Deze ongewenste samenstelling is zichtbaar als een donkerbruine of blauwachtig gele vlek, afhankelijk van de dikte. De kleur en de sterkte van de vlek worden geacht een functie te zijn van de hoeveelheid ongewenste samenstelling, die aanwezig is als gevolg van interferentiepatronen. De blauwachtig 10 gele vlekken geven de dikkere opeenhoping aan van de ongewenste afzetting. Deze afzetting is elektrisch isolerend van aard en moet worden verwijderd van de te stimuleren halfgeleider. De boriumsilicide samenstelling kan niet gemakkelijk worden verwijderd door het wassen met fluorwaterstofzuur, en wordt gewoonlijk 15 "losgemaakt" voor het verwijderen door een oxidische reactie in een zuurstof bevattende atmosfeer. Het afzetten van deze boriumsilicide samenstelling is gewoonlijk sterker wanneer nieuwe borium-stimuleermiddelbronnen worden gebruikt.When the semiconductor to be stimulated is silicon, a deposit of an undesired composition, which is considered to be a boron silicide, is formed by the reaction of the excess boron with silicon. This undesirable composition is visible as a dark brown or bluish yellow stain depending on the thickness. The color and strength of the stain are believed to be a function of the amount of undesirable composition present due to interference patterns. The bluish-yellow spots indicate the thicker build-up of the unwanted deposit. This deposit is electrically insulating in nature and must be removed from the semiconductor to be stimulated. The borosilicidal composition cannot be easily removed by washing with hydrofluoric acid, and is usually "loosened" for removal by an oxidic reaction in an oxygen-containing atmosphere. The deposition of this borosilicidal composition is usually stronger when new sources of boron stimulant are used.

Een verder doel is het verschaffen van een derde uit-20 voeringsvorm en een verder verbeterde versie van de uitvinding, waarbij gebruik wordt gemaakt van een bijzondere en gewenste combinatie van concentratie van BaO, B^^, AlgO^, en SiOg de keramische glasbron voor het stimuleermiddel ten einde een bestuurde mate van stimuleren te verschaffen bij hoge temperaturen 25 (bijvoorbeeld meer dan 1050°C), hetgeen de neiging vermindert tot vorming van de ongewenste isolerende afzetting, alsmede de thermische stabiliteit en stijfheid bij dergelijke temperaturen van meer dan 1050°C, zelfs wanneer de stimuleermiddelbron in de vorm is van een dun plaatje.A further object is to provide a third embodiment and a further improved version of the invention, using a particular and desirable combination of concentration of BaO, B, ^, AlgO,, and SiOg for the ceramic glass source the stimulant in order to provide a controlled degree of stimulation at high temperatures (for example, more than 1050 ° C), which reduces the tendency to form the unwanted insulating deposit, as well as the thermal stability and stiffness at such temperatures in excess of 1050 ° C, even when the stimulant source is in the form of a thin plate.

30 De uitvinding zal thans nader worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een doorsnede toont van het halfgeleiderlichaam, dat met de werkwijze volgens de uitvinding is behandeld; fig. 2 een ruimtelijk aanzicht is van een vast BgO^ 35 bevattend, keramisch glas, stimuleermiddelplaatje, en fig. 3 een aanzicht is van een vuurvaste houder, waarin 8000302 • % 7 een aantal vaste plaatjes van B2°3 bevattend keramisch glas, en een aantal siliciumplaatjes is opgesteld voor het uitvoeren van de werkwijze.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which: Fig. 1 shows a cross section of the semiconductor body which has been treated with the method according to the invention; Fig. 2 is a spatial view of a solid ceramic glass containing BgO ^ 35, stimulant wafer, and Fig. 3 is a view of a refractory container, wherein 8000302 •% 7 includes a number of solid wafers of B2 ° 3 containing ceramic glass, and a number of silicon wafers are arranged to perform the method.

De uitvinding heft de moeilijkheden op van de bekende 5 werkwijzen door het toepassen van een stijf, in afmetingen stabiel, in hoofdzaak van alkalimetaaloxidevrij, keramisch glaslichaam, dat is gemaakt van aardalkalisamenstellingen. De eerste uitvoeringsvorm omvat een keramisch glaslichaam, dat tenminste ongeveer 10 mol.$ bevat als een stimuleermiddelbron voor het dampfasetransport 10 van naar de halfgeleider. Een tweede uitvoeringsvorm omvat een alkalimetaaloxidevrije,aardalkali-aluminoborosilicaat keramische glasbron voor het dampfasetransport van naar de halfgeleider. Volgens een derde uitvoeringsvorm wordt een alkalimetaaloxi de vrije, bariumaluminoborosilicaat keramische glasbron 15 gebruikt.The invention overcomes the difficulties of the known methods by using a rigid, dimensionally stable, substantially alkali metal oxide-free ceramic glass body made from alkaline earth metal compositions. The first embodiment includes a ceramic glass body containing at least about 10 moles as a stimulant source for the vapor phase transport 10 to the semiconductor. A second embodiment comprises an alkali metal oxide free, alkaline earth alumina borosilicate ceramic glass source for the vapor phase transport from the semiconductor. In a third embodiment, an alkali metal oxide is used the free, barium aluminum borosilicate ceramic glass source.

Volgens de uitvinding wordt de BgO^ bevattende, keramische glasbron voor het stimuleermiddel in dampfaseverbinding gehouden, (met of zonder de aanwezigheid van een draaggas) met een halfgeleider bij een temperatuur en gedurende een tijd, die vol-20 doende zijn om BgO^ vanaf de bron van het stimuleermiddel te transporteren naar het oppervlak van de halfgeleider. De zodoende te stimuleren halfgeleider wordt dan verwarmd, met of zonder de verdere aanwezigheid van de keramische glasbron voor het stimuleermiddel, gedurende een tijd, die voldoende is om het diffunderen mo-25 gelijk te maken van borium in de halfgeleider en tot de gewenste diepte.According to the invention, the BgO4-containing ceramic glass source for the stimulant is kept in vapor phase compound, (with or without the presence of a carrier gas) with a semiconductor at a temperature and for a time sufficient to convert BgO2 from the source of the stimulant to the surface of the semiconductor. The semiconductor thus stimulated is then heated, with or without the further presence of the ceramic glass source for the stimulant, for a time sufficient to allow the diffusion of boron into the semiconductor and to the desired depth.

Een in de praktijk belangrijke uitvoeringsvorm van de uitvinding is een lï siliciumhalfgeleider, die daarin is voorzien van een borium bevattende laag, die een P-gebied bepaalt. De 30 andere zijde van de siliciumschilfer of het plaatje behoudt zijn N-aard, zodat dus het door de uitvinding verschafte produkt een P-N-verbinding halfgeleiderorgaan is.A practically important embodiment of the invention is a silicon semiconductor, which is provided therein with a boron-containing layer, which defines a P region. The other side of the silicon chip or wafer retains its N nature, so that the product provided by the invention is a P-N compound semiconductor device.

In de beschrijving is gesproken van het "darapfase-transport van BgO^", omdat het niet helemaal duidelijk is welke 35 borium bevattende stof uit de keramische glasbron wordt verdampt. Derhalve omvat deze uitdrukking elke borium bevattende stof, die 8000302 * 8 verantwoordelijk is voor de transportwerking. Ook het diffunderen is aangeduid als "boriumdiffunderen" in de halfgeleider, omdat het niet helemaal duidelijk is welke borium bevattende stof in feite wordt gediffundeerd. Deze uitdrukking omvat derhalve elke 5 borium bevattende stof, die verantwoordelijk is voor de diffusie-stimuleerwerking.The description speaks of the "darap phase transport of BgO 2", because it is not entirely clear which boron-containing substance is evaporated from the ceramic glass source. Therefore, this term encompasses any boron-containing substance, which is 8000302 * 8 responsible for the transport operation. Diffusion is also referred to as "boron diffusion" in the semiconductor, because it is not entirely clear which boron-containing substance is actually diffused. This term therefore includes any boron-containing substance responsible for the diffusion stimulating action.

Borium wordt uit de dampfase afgezet on het oppervlak van de halfgeleider en diffundeert tot een geregelde diepte in het siliciumplaatje. De concentratie en de diepte van de verbinding 10 is evenredig aan de tijd en de temperatuur van de stimulatie en het diffunderen.Boron is deposited from the vapor phase on the surface of the semiconductor and diffuses to a controlled depth in the silicon wafer. The concentration and depth of the compound 10 is proportional to the time and temperature of the stimulation and diffusion.

De samenstelling van de bevattende, keramische glasbron voor het stimuleermiddel is kritisch, doordat de bron voldoende moet bevatten om een dampfase te verschaffen, die 15 rijk is aan 22^3 ^ij gebruikelijke stimuleertemperaturen tussen 700°C en 1200°C. Gebleken is, dat de keramische glasbron tenminste 10 m.ol.% BgO^ moet bevatten om voldoende BgO^ dampen te verschaffen, waarbij het lagere molpercentage BgO^ de hogere temperaturen vereist. De keramische glasbron voor het stimuleer-20 middel moet stijf zijn en in afmetingen stabiel bij de stimuleertemperaturen, zodat vervorming geen moeilijkheid is wanneer de bron een vlakke gedaante bezit. Bij het in vlakke toestand door diffunderen stimuleren worden een vlak oppervlak van een vaste bron voor het stimuleermiddel en een vlak oppervlak van de half-25 geleider, die moet worden gestimuleerd, evenwijdig op afstand tegenover elkaar geplaatst gedurende de diffusie-warmtebehandeling. Doordat de concentratie van BgO^ op het oppervlak van de halfgeleider een functie is van de afstand tussen de vlakke oppervlakken, is de stabiliteit in afmetingen van de bron met het 30 stimuleermiddel van zeer groot belang voor het bereiken van gelijkmatigheid in de boriumverdeling op het oppervlak van de siliciumhalfgeleider.The composition of the containing ceramic glass source for the stimulant is critical in that the source must contain enough to provide a vapor phase rich in 22 ^ 3 the usual stimulation temperatures between 700 ° C and 1200 ° C. It has been found that the ceramic glass source must contain at least 10 mole percent BgO 4 to provide sufficient BgO vapors, the lower mole percent BgO 4 requiring the higher temperatures. The ceramic glass source for the stimulant must be rigid and dimensionally stable at the stimulating temperatures, so that deformation is not a problem when the source has a flat shape. In planar stimulation by diffusion, a planar surface of a solid source of the stimulant and a planar surface of the semiconductor to be stimulated are spaced parallel to each other during the diffusion heat treatment. Since the concentration of BgO 2 on the surface of the semiconductor is a function of the distance between the flat surfaces, the dimensional stability of the source with the stimulant is very important for achieving evenness in the surface boron distribution. of the silicon semiconductor.

De keramische glasbronnen met stimuleermiddel, die in het bijzonder geschikt zijn voor het toepassen van de uitvinding, 35 zijn gemaakt van bepaalde magnesiumoxide aluminiumoxide boro- silicaat glassoorten, die in hoofdzaak vrij zijn van alkalioxide.The ceramic stimulant glass sources, which are particularly suitable for the practice of the invention, are made of certain magnesium oxide alumina borosilicate glasses which are substantially free of alkali dioxide.

8000302 98000302 9

Met in hoofdzaak alkalivrij wordt bedoeld, dat de glassoorten niet voldoende alkalioxiden (bijvoorbeeld KgQ, NagO en LigO) bevatten om een dampfase te geven, die deze oxiden bevat bij de stimuleertemperaturen. Gebleken is, dat de aanwezigheid van derge-5 lijke alkalioxiden in de dampfase ongewenste geleidingseigenschappen geeft aan de verkregen halfgeleider. Bij de gebruikelijke toepassing van de onderhavige werkwijze zijn de gecombineerde alkalioxiden minder dan ongeveer 0,5 mol.#, en bij voorkeur minder dan 0,1 mol.%, van de keramische glasbronsamenstelling. De alkali-10 oxiden zijn bij voorkeur helemaal afwezig, hoewel dit niet altijd mogelijk is, omdat de uitgangsmaterialen veelal alkalioxiden bevatten als verontreinigingen.By substantially alkali-free is meant that the glasses do not contain enough alkali oxides (e.g. KgQ, NagO and LigO) to give a vapor phase containing these oxides at the stimulation temperatures. It has been found that the presence of such alkali oxides in the vapor phase gives undesired conductive properties to the obtained semiconductor. In the conventional practice of the present process, the combined alkali oxides are less than about 0.5 mole percent, and preferably less than 0.1 mole percent, of the ceramic glass source composition. The alkali oxides are preferably completely absent, although this is not always possible because the starting materials often contain alkali oxides as impurities.

De uitdrukking "keramisch glaslichaam" is gebruikt in overeenstemming met de gebruikelijke betekenis daarvan, en heeft 15 betrekking op een half kristallijn keramisch lichaam, dat bestaat uit tenminste een kristallijne fase, die willekeurig is ge-dispergeerd in een residuele glasachtige fase of matrix. Een dergelijke kristallijne fase wordt gevormd door de ter plaatse thermische kristallisatie van een uitgangsglassamenstelling.The term "ceramic glass body" has been used in accordance with its usual meaning, and refers to a semi-crystalline ceramic body, which consists of at least one crystalline phase, which is randomly dispersed in a residual glassy phase or matrix. Such a crystalline phase is formed by the on-site thermal crystallization of a starting glass composition.

20 De warmtestimulatie voor het vormen van keramisch glas uit een uitgangsglas omvat gewoonlijk een kernvormende stap op in hoofdzaak de temperatuur van het langzaam afkoelpunt (viscositeit 10 Pa.s) van het uitgangsglas, een ontwikkelingsstap op een temperatuur onder het verwekingspunt van de vezels van het uit- T 11 25 gangsglas (bij voorkeur bij een viscositeit tussen 10 en 10 Pa.s), en een kristalliseringsstap (op een temperatuur van bij voorkeur 83 tot 167°C boven het vezelverwekingspunt van het uitgangsglas (dat wil zeggen een viscositeit van 10^*^ Pa.s). _The heat stimulation for forming ceramic glass from a starting glass usually comprises a nucleating step at substantially the temperature of the slow cooling point (viscosity 10 Pa.s) of the starting glass, a developing step at a temperature below the softening point of the fibers of the starting glass. starting glass (preferably at a viscosity between 10 and 10 Pa.s), and a crystallization step (at a temperature of preferably from 83 to 167 ° C above the fiber softening point of the starting glass (i.e. a viscosity of 10 ^ * ^ Pa.s). _

Hoewel de kristalliseringswerkwijze zelf geen onderwerp 30 van uitvinding is, wordt de volgende beschrijving ter volledigheid gegeven. Het te kristalliseren uitgangsglas wordt verwarmd tot een temperatuur, die overeenkomt met een viscositeit van ongeveer 12 10 Pa.s, en voldoende lang op deze temperatuur gehouden om de vorming mogelijk te maken van submicroscopische kristallen, die 35 door een gehele glasachtige matrix zijn gedispergeerd. De tijd, die nodig is voor deze kernvormende periode is veranderlijk in 8000302 10 afhankelijkheid van de samenstelling, en ligt gewoonlijk tussen 15 minuten en 2b uur.Although the crystallization process itself is not an object of the invention, the following description is given for completeness. The starting glass to be crystallized is heated to a temperature corresponding to a viscosity of about 12 Pa / s, and held at this temperature for a sufficient time to allow the formation of submicroscopic crystals dispersed throughout an entire glassy matrix. The time required for this nucleation period is variable in composition composition 8000302, and is usually between 15 minutes and 2b hours.

De glasachtige matrix, die de kernkristallen bevat, wordt dan verwarmd tot een temperatuur, die overeenkomt met een 7 5 viscositeit van ongeveer 10 · Pa.s. Deze thermische toestand wordt voldoende lang gehandhaafd om een gedeeltelijke kristallisering mogelijk te maken voor het vormen van een stijve, kristallijne struktuur. De submicroscopische kerntjes, die in de glasachtige matrix zijn gedispergeerd als gevolg van de kemvormende stap, 10 werken als groeimiddelpunten voor het stijve geraamte, dat gedurende deze tweede of ontwikkelingsstap van de verwarmingskring-loop wordt gevormd. De ontwikkelingsstap is veranderlijk in afhankelijkheid van de samenstelling en duurt gewoonlijk 15 minuten tot vier uur. Het doel van de ontwikkelingsstap is het verschaffen 15 van een stijf, skeletkristalgeraamte voor het dragen van de overige matrix wanneer de temperatuur wordt verhoogd tot volledige kristallisering. Het keramische glaslichaam wordt dan gevormd door het verwarmen tot een temperatuur van 83 - 16T°C boven de temperatuur, die overeenkomt met de viscositeit van 10^’^ Pa.s van het uit-20 gangsglas. Deze temperatuur wordt aangehouden totdat de gewenste mate van kristallijniteit is verkregen. De uiteindelijke kristal-liseringsstap van de warmtestimuleringskringloop duurt gewoonlijk van 15 minuten tot vier uur,en vindt volgens sommige aspecten van de uitvinding plaats bij de hoogst denkbare temperatuur, waarbij 25 het keramische glas nog niet vloeit. Deze warmtestimulering bevordert de stabiliteit van het gerede keramische glas in afmetingen bij een hoge temperatuur. Deze warmtestimuleringstempera-tuur is in de buurt van de vaste oplossingstemperatuur.The glassy matrix containing the core crystals is then heated to a temperature corresponding to a viscosity of approximately 10 Pa.s. This thermal state is maintained long enough to allow partial crystallization to form a rigid crystalline structure. The submicroscopic cores dispersed in the glassy matrix as a result of the core-forming step act as growth centers for the rigid framework formed during this second or development step of the heating cycle. The development step is variable depending on the composition and usually lasts from 15 minutes to four hours. The purpose of the development step is to provide a rigid, skeletal crystal framework for supporting the remaining matrix when the temperature is raised to full crystallization. The ceramic glass body is then formed by heating to a temperature of 83-16 ° C above the temperature, which corresponds to the viscosity of 10 ^ Pa Pa of the starting glass. This temperature is maintained until the desired degree of crystallinity is obtained. The final crystallization step of the heat stimulation cycle usually lasts from 15 minutes to four hours, and according to some aspects of the invention takes place at the highest imaginable temperature at which the ceramic glass is not yet flowing. This heat stimulation promotes the stability of the finished ceramic glass in dimensions at a high temperature. This heat stimulation temperature is close to the solid solution temperature.

In de praktijk is gebleken, dat alle drie stappen van de 30 verwarmingsstimulering kunnen worden uitgevoerd door het voortdurend verhogen van de temperatuur door gebieden met kernvorming, ontwikkeling en kristallisering. In vele samenstellingen volgens ^dé^uitvinding is gebleken, dat een echte ontwikkelingsstap niet ^ nodig is, omdat de tijd die nodig is om het voorwerp te verwarmen —"" 35 vanaf de kemvormende temperatuur tot de kristalliseringstempera- tuur, voldoende is. Verdere details voor het vormen van keramische 8000302It has been found in practice that all three steps of the heating stimulation can be performed by continuously increasing the temperature through areas of nucleation, development and crystallization. In many compositions of the invention, it has been found that a true development step is not necessary because the time required to heat the article from the core forming temperature to the crystallization temperature is sufficient. Further details for forming ceramic 8000302

• - V• - V

11 glaslichamen zijn beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.117.881.11 glass bodies are described in U.S. Patent 3,117,881.

Volgens de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de keramische glasbron voor het stimuleermiddel gemaakt 5 van een magnesiumoxide aluminiumoxide borosilicaatuitgangsglas, zoals een (MgO, Al^^).BgOg.SiOg glas, dat in hoofdzaak vrij is van alkalimetaaloxiden, en in hoofdzaak bestaat uit de volgende bestanddelen, uitgedrukt in mol.#.According to the first embodiment of the invention, the ceramic glass source for the stimulant is made from a magnesium oxide alumina borosilicate starting glass, such as a (MgO, Al ^^). BgOg.SiOg glass, which is substantially free of alkali metal oxides, and consists essentially of the following ingredients, expressed in moles.

Wijd bereik Voorkeursbereik 10 Bestanddeel Mol.# Mol·#Wide range Preferred range 10 Ingredient Mol. # Mol · #

Si02 2-50 5-30 A1203 15-36 20-30 b2o3 10-50 25-50Si02 2-50 5-30 A1203 15-36 20-30 b2o3 10-50 25-50

MgO 15-36 20-36 15 Gewoonlijk is de som van de alkalimetaaloxiden minder dan ongeveer 0,5 mol.#, en bij voorkeur minder dan 0,1 mol.# bij de voorgaande samenstellingen.MgO 15-36 20-36 15 Usually, the sum of the alkali metal oxides is less than about 0.5 mole #, and preferably less than 0.1 mole # in the foregoing compositions.

Naast de voorgaande oxiden omvat de uitdrukking "bestaande in hoofdzaak uit" ondergeschikte hoeveelheden (bijvoor-20 beeld tot ongeveer 10 mol.#) van andere oxiden dan alkalioxiden, zoals glasvormende oxiden, modificerende oxiden, kernvormende oxiden (bij voorbeeld Ti02 en/of ZrOg) en raffineer hulpmiddelen, wanneer dergelijke bestanddelen gewenst zijn voor het verkrijgen van bepaalde chemische of fysiche eigenschappen.In addition to the foregoing oxides, the term "consisting essentially of" includes minor amounts (eg, up to about 10 moles #) of oxides other than alkali oxides, such as vitreous oxides, modifying oxides, nucleating oxides (eg TiO2 and / or ZrOg ) and refine auxiliaries, when such ingredients are desired to obtain certain chemical or physical properties.

25 Een essentieel kenmerk is, dat de aluminiumoxide boro- silicaat, keramische glasbron voor het stimuleringsmiddel tenminste 10 mol.# B2Q3 bevat, dat aanwezig kan zijn in de glasachtige fase, de kristallijne fase of in een combinatie daarvan.An essential feature is that the alumina borosilicate, ceramic glass source for the stimulant contains at least 10 moles # B2Q3, which may be present in the glassy phase, the crystalline phase or in a combination thereof.

De hierna volgende voorbeelden I - XVII verduidelijken de eerste 30 uitvoeringsvorm van de uitvinding.Examples I-XVII below illustrate the first embodiment of the invention.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding, is de keramische glasbron voor het stimuleermiddel gemaakt van een aardalkali aluminiumoxide borosilicaat uitgangsglas, dat in hoofdzaak vrij is van alkalimetaaloxiden, en in hoofdzaak bestaat uit 35 de volgende bestanddelen, uitgedrukt in mol.procenten.According to a second embodiment of the invention, the ceramic glass source for the stimulant is made of an alkaline earth alumina borosilicate starting glass, which is substantially free of alkali metal oxides, and consists essentially of the following components, expressed in mole percent.

8000302 128000302 12

Wij d bereikWide range

Component Mol-#Component Mol- #

SiOg 15-^0 ai2o3 15-30 5 B203 ' 20-60 RO 5-25 waarin 1* > A1203 >1·5SiOg 15- ^ 0 ai2o3 15-30 5 B203 '20-60 RO 5-25 where 1 *> A1203> 1 · 5

RORO

waarin RO is: 10where RO is: 10

MgO 0-15MgO 0-15

CaO 0-10CaO 0-10

SrO 0-10SrO 0-10

BaO 0-10 15 La2°3 0-5 lib205 0-5BaO 0-10 15 La2 ° 3 0-5 lib205 0-5

Ta205 0-5Ta205 0-5

Gewoonlijk is de som van de alkalimetaaloxiden minder dan ongeveer 0,5 mol.#, en bij voorkeur minder dan 0,1 mol.# in de voor-2Q gaande samenstellingen.Usually, the sum of the alkali metal oxides is less than about 0.5 mole #, and preferably less than 0.1 mole #, in the foregoing compositions.

Bij een voorkeurstoepassing van deze tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding binnen het voorgaande bereik bestaat de samenstelling in hoofdzaak uit:In a preferred application of this second embodiment of the invention within the previous range, the composition mainly consists of:

Voorkeursbereik 25 Bestanddeel Mol.#Preferred range 25 Component Mol. #

Si02 18-M) A1203 15-30 B90- 30-60 *1 5-15 3Q waarin 1* > A1203> 2 R0Si02 18-M) A1203 15-30 B90- 30-60 * 1 5-15 3Q where 1 *> A1203> 2 R0

Hierbij is het MgO bestanddeel van R0 tenminste onge-__v*ér^3# van de totale samenstelling.Here, the MgO component of R0 is at least about -__ 4% of the total composition.

______________——Uit de voorbeelden XVIII - LVII zal duidelijk worden, 35 dat de combinatie van MgO met CaO, SrO en/of BaO de weerstand verbetert tegen ongewild ontglazen in het uitgangsglas. De aanwezig- 8000302 13 heid van LagO^, Nb^ en Ta20^ draagt hij aan het smelten en vormen van uitgangsglassamenstellingen, die een hoog gehalte (bijvoorbeeld meer dan ongeveer 50 mol.#) BgO^ bezitten, welke samenstellingen bestendig zijn tegen ongewild ontglazen.It will become apparent from Examples XVIII-LVII that the combination of MgO with CaO, SrO and / or BaO improves the resistance to accidental devitrification in the starting glass. It contributes the presence of LagO2, Nb2, and Ta2 O2 to the melting and molding of starting glass compositions which have a high content (e.g., more than about 50 moles #) of BgO2, which are resistant to accidental devitrification. .

5 Naast de voorgaande oxiden omvat de uitdrukking "in hoofdzaak bestaande uit" ondergeschikte hoeveelheden (dat wil zeggen tot ongeveer 10 mol.#) van andere oxiden dan alkalioxiden, zoals glasvormende oxiden, modificerende oxiden, kemvormende oxiden (bijvoorbeeld TiO^ en/of ZrOg) en raffineer hulpmiddelen, 10 wanneer dergelijke bestanddelen niet schadelijk zijn voor de stimulering van de halfgeleider, en gewenst zijn om bepaalde chemische of fysische eigenschappen te bereiken.In addition to the foregoing oxides, the term "consisting essentially of" includes minor amounts (ie, up to about 10 moles #) of oxides other than alkali oxides, such as glass-forming oxides, modifying oxides, core-forming oxides (eg, TiO4 and / or ZrOg ) and refine auxiliaries, when such components are not detrimental to the stimulation of the semiconductor, and are desired to achieve certain chemical or physical properties.

De verhouding van is van belang voor wat betreftThe ratio of is important in terms of

RORO

15 de vormbaarheid van het glas en de stabiliteit bij hoge temperatuur in de verkregen keramische glasbron voor het stimuleermiddel. Wanneer deze verhouding minder is dan ongeveer 1,5, kunnen de keramische glasbronplaatjes een neiging hebben tot vervormen bij stimuleertemperaturen in de nabijheid van 1100 tot 1200°C. Wanneer 20 ae verhouding groter is dan ongeveer U, wordt het moeilijk het uit-gangsglas te smelten en te vormen.The moldability of the glass and the high temperature stability in the obtained ceramic glass source for the stimulant. When this ratio is less than about 1.5, the glass ceramic well plates may have a tendency to deform at stimulating temperatures in the vicinity of 1100 to 1200 ° C. When the ratio is greater than about U, it becomes difficult to melt and form the starting glass.

Bij het toepassen van de derde uitvoeringsvorm van de uitvinding, is de keramische glasbron voor het stimuleermiddel, gemaakt van een barium alumino borosilicaat uitgangsglas, dat in 25 hoofdzaak vrij is van alkalimetaaloxiden, en in hoofdzaak bestaat uit de volgende bestanddelen, uitgedrukt in mol procenten.In the practice of the third embodiment of the invention, the ceramic glass source for the stimulant is made of a barium alumino borosilicate starting glass, which is substantially free of alkali metal oxides, and consists essentially of the following components, expressed in mole percent.

Wijd bereikWide range

Bestanddeel Mol.#Component Mol. #

SiOg 1+0 /itot 60 30 A1203 10 tot 30 B2Q3 20 tot 1+0SiOg 1 + 0 / itot 60 30 A1203 10 to 30 B2Q3 20 to 1 + 0

BaO T tot 15BaO T to 15

Aardalkali- 3 tot 20 oxiden, zoals BaO, MgO, CaO, 35 SrO en mengsels daarvan 8000302 14 waarin k> -*3. , >1.5 — Aardalkali-oxiden "Alkaline earth metals 3 to 20 oxides, such as BaO, MgO, CaO, 35 SrO and mixtures thereof 8000302 14 where k> - * 3. ,> 1.5 - Alkaline earth oxides "

Gewoonlijk is de som van de alkalimetaaloxiden minder dan ongeveer 5 0,5 mol.#, en bij voorkeur minder dan 0,1 mol.# bij de voorgaande samenstellingen.Usually, the sum of the alkali metal oxides is less than about 0.5 mole #, and preferably less than 0.1 mole # in the foregoing compositions.

Bij toepassing van deze derde uitvoeringsvorm van de uitvinding, die de voorkeur verdient voor een lange levensduur, alsmede de doelmatigheid en het bestuurd stimuleren met borium 10 en de struktuurstijfheid bij hoge temperaturen binnen het voorgaande bereik van samenstellingen, bestaat in hoofdzaak uit:When using this third embodiment of the invention, which is preferred for a long life, as well as the efficiency and controlled stimulation with boron 10 and the structure stiffness at high temperatures within the previous range of compositions, mainly consists of:

VoorkeursbereikPreferred range

Bestanddeel Mol.#Component Mol. #

Si02 hO < tot 55 15 AJ^O^ 10 tot 30SiO2 hO <to 55 15 AJ ^ O ^ 10 to 30

Β,,Ο^ 20 tot UOΒ ,, Ο ^ 20 to UO

BaO 3 tot 15BaO 3 to 15

Aardalkali- oxidenAlkaline earth oxides

20 waarin A1 Q20 in which A1 Q

4 \ -- > 2 — aardalkalioxiden —4 \ -> 2 - alkaline earth oxides -

Zoals uit de voorbeelden LVIII - LXIII duidelijk zal zijn, verlengt de combinatie van BaO met MgO en de andere aardalkali-oxiden het bereik van de glasvorming, waarbij een langere levens-25 duur, een struktuurstijfheid en een bestuurde mate van borium-stimulatie bij hoge temperaturen wordt verschaft.As will be apparent from Examples LVIII - LXIII, the combination of BaO with MgO and the other alkaline earth oxides extends the range of glass formation, with longer life, structural stiffness and controlled rate of boron stimulation at high temperatures are provided.

Naast de voorgaande oxiden, omvat de uitdrukking "in hoofdzaak bestaande uit" ook ondergeschikte hoeveelheden (dat wil zeggen tot ongeveer 10 mol.#) van andere oxiden dan alkali-30 oxiden, zoals glasvormende oxiden, modificerende oxiden, kern-vormende oxiden (bijvoorbeeld Ti02 en/of ZrOg) en raffineerhulp-middelen, wanneer dergelijke bestanddelen niet nadelig zijn voor de behandeling van de halfgeleider, en gewenst om bepaalde chemische en fysische eigenschappen te verkrijgen.In addition to the foregoing oxides, the term "consisting essentially of" also includes minor amounts (ie, up to about 10 moles #) of oxides other than alkali oxides, such as glass-forming oxides, modifying oxides, nucleating oxides (e.g. TiO2 and / or ZrOg) and refining aids, when such ingredients are not detrimental to semiconductor treatment, and desired to obtain certain chemical and physical properties.

35 De verhouding van Al2°3_ is van belang voor aardalkalioxiden wat betreft de vorrabaarheid van het glas en de stabiliteit bij hoge 8000302 15 temperatuur in de verkregen keramische glasbron voor het stimu-leermiddel. Wanneer deze verhouding minder is dan ongeveer 1,5 kunnen de keramische glasplaatjes een neiging hebben tot vervormen bij de stimuleringstemperaturen, in de orde van 1100 tot 5 1200°C. Wanneer deze verhouding groter is dan ongeveer 1+, wordt het moeilijk het uitgangsglas te smelten en te vormen.The Al2 ° 3 ratio is important for alkaline earth oxides in terms of glass availability and high temperature stability in the resulting ceramic glass source for the stimulant. When this ratio is less than about 1.5, the ceramic glass slides may have a tendency to deform at the stimulation temperatures, on the order of 1100 to 1200 ° C. When this ratio is greater than about 1+, it becomes difficult to melt and form the starting glass.

Volgens de uitvinding wordt een geschikte N silicium-onderlaag 10 gemaakt met een willekeurige bekende werkwijze voor het verkrijgen van monokristallijne lichamen van silicium. Een IQ monokristallijn gietstuk kan bijvoorbeeld worden gemaakt van zeer zuiver silicium. Het gietstuk wordt dan in dwarssneden gesneden, waarbij de sneden tot blokjes worden gevormd voor het verschaffen van siliciumplaatjes met de gewenste afmetingen. Het oppervlak van de onderlaag kan worden voorbehandeld door het op geschikte 15 wijze schoonmaken en polijsten daarvan. De gepolijste en schoongemaakte halfgeleider silicium materialen echter kunnen in de handel worden geko'cht. Het polijsten en schoonmaken van het oppervlak kan tot stand worden gebracht door mechanische middelen, zoals slijpen of dergelijke, of door chemische middelen, zoals etsen, 20 hetgeen algemeen bekend is en geen deel uitmaakt van de uitvinding.According to the invention, a suitable N silicon substrate 10 is made by any known method of obtaining monocrystalline silicon bodies. For example, an IQ single crystal casting can be made from high purity silicon. The casting is then cut into cross cuts, the cuts being cubed to provide silicon wafers of the desired dimensions. The surface of the underlayer can be pretreated by cleaning and polishing it appropriately. However, the polished and cleaned semiconductor silicon materials can be purchased commercially. The polishing and cleaning of the surface can be accomplished by mechanical means, such as grinding or the like, or by chemical means, such as etching, which is well known and not part of the invention.

Het N siliciumplaatje kan verder een deel zijn van een gecompliceerd halfgeleiderorgaan, en reeds zijn voorzien van één of meer P-ïï-verbindingen, die volgens elk gewenst geometrisch patroon daarin kunnen zijn aangebracht. Het enige belangrijke 25 kenmerk is, dat tenminste een gedeelte van het vrije oppervlak van het siliciumplaatje een N-geleiding vertoont. De uitdrukking N silicium, zoals in de beschrijving gebruikt, omvat dis gecompliceerde halfgeleiderorganen, voorzien van afwisselende gebieden met een P en N geleiding.The N silicon wafer may furthermore be part of a complicated semiconductor device, and already be provided with one or more β-ions which may be arranged therein according to any desired geometric pattern. The only important feature is that at least a portion of the free surface of the silicon wafer has an N-conductivity. The term N silicon, as used herein, encompasses complicated semiconductor devices having alternating regions of P and N conductivity.

30 Voor op gebruikelijke wijze gegroeide kristallen kan het oppervlak chemisch worden gepolijst met een geschikt etsmiddel, bijvoorbeeld een geconcentreerde oplossing van drie delen fluor-waterstofzuur, drie delen azijnzuur en vijf delen salpeterzuur per volume.For conventionally grown crystals, the surface can be chemically polished with a suitable etchant, for example, a concentrated solution of three parts of hydrofluoric acid, three parts of acetic acid and five parts of nitric acid by volume.

35 Ook kan het oppervlak worden voorbehandeld door het slijpen of etsen met een hete oplossing van water, dat ongeveer 8000302 1$ 10% natriumhydroxide bevat 'bij omgevingstemperatuur en tot maximaal ongeveer 90°C. Deze schoonmaak- en etsbewerkingen dienen voor het verwijderen van verontreinigingen van het oppervlak en maken het oppervlak gelijkmatig met een grote mate van gladheid. 5 Deze voorbereidende bewerkingen zijn algemeen bekend op dit gebied.The surface can also be pretreated by grinding or etching with a hot solution of water containing about 8000302 1% 10% sodium hydroxide at ambient temperature and up to about 90 ° C. These cleaning and etching operations remove contamination from the surface and smooth the surface with a high degree of smoothness. These preparatory operations are well known in the art.

De vorming van P-N-verbindingen volgens de uitvinding is gebleken in een gewenste mate plaats te vinden op N silicium met een weerstand van ongeveer 10 ohm-centimeters. Het zal natuurlijk duidelijk zijn, dat de nauwkeurige afmetingen en aard 10 van het plaatje niet kritisch zijn. Een gewoonlijk gebruikt plaatje kan bijvoorbeeld 2,5, 5 of 7,5 cm in diameter zijn of zelfs meer.The formation of P-N compounds according to the invention has been found to take place to a desired extent on N silicon with a resistance of approximately 10 ohm centimeters. It will, of course, be understood that the precise dimensions and nature of the wafer are not critical. For example, a commonly used wafer can be 2.5, 5 or 7.5 cm in diameter or even more.

De dikte kan liggen tussen 0,13 en 0,51 mm, hoewel dit veranderlijk kan zijn. Gebruikelijke plaatjes zijn 0,20 tot 0,25 mm dik.The thickness can be between 0.13 and 0.51 mm, although this can be variable. Conventional plates are 0.20 to 0.25 mm thick.

Ook de weerstand van geschikte N silicium uitgangsmaterialen ligt 15 tussen 0,0001 en 100 ohm-centimeters.The resistance of suitable N silicon starting materials is also between 0.0001 and 100 ohm centimeters.

Zoals in fig. 1 is weergegeven, is een oxidelaag 11 gegroeid op het oppervlak van het plaatje 10 volgens de uitvinding. Het plaatje wordt verwarmd in de dampen van BgO^, zo<*at een film of bekleding wordt gevormd over tenminste een gedeelte van het 20 oppervlak van het plaatje. Een maskering of beschermende bekleding kan worden gebruikt om zodoende een willekeurig patroon te ontwikkelen, zoals bekend is op dit gebied. De bekleding of film 11 bezit een glasachtige aard en bevat borium in de een of andere vorm.As shown in Fig. 1, an oxide layer 11 has grown on the surface of the wafer 10 according to the invention. The wafer is heated in the vapors of BgO 2 so that a film or coating is formed over at least a portion of the wafer surface. A masking or protective coating can be used to develop a random pattern, as is known in the art. The coating or film 11 has a glassy nature and contains boron in some form.

25 De temperatuur van deze stimulering is zodanig, dat gelijktijdig enig borium uit de film af afzetting 11 diffundeert in het plaatje 10, waardoor een dunne boriumdiffusieoppervlakte-laag of gebied 12 wordt gevormd bij de bekleding 11. Het gebied 12 is een wering of grens, die is gevormd in hét tussenvlak tussen 30 de boriumdiffusieoppervlaktelaag 11 en het N geleidende silicium 10. De verbindingsdiepte kan veranderlijk zijn maar is in het algemeen tot maximaal 10 micron in dikte. De minimum dikte kan veranderlijk zijn, en is gewoonlijk ongeveer 0,1 yam.The temperature of this stimulation is such that simultaneously some boron from the film deposit 11 diffuses into the wafer 10, thereby forming a thin boron diffusion surface layer or region 12 at the coating 11. The region 12 is a barrier or boundary, which is formed in the interface between the boron diffusion surface layer 11 and the N conductive silicon 10. The bonding depth may be variable but is generally up to 10 microns in thickness. The minimum thickness can be variable, and is usually about 0.1 yam.

Het is in of op of onder deze glasachtige laag 11 dat 35 de elektrisch isolerende afzetting van de boriumsilicide samenstelling zich vormt. De derde uitvoeringsvorm van de uitvinding ver- 8000302 17 mindert de neiging tot de vorming van deze isolerende samenstelling en vergemakkelijkt het verwijderen van de verkleinde hoeveelheid, die zich kan hebben gevormd.It is in or on or under this glassy layer 11 that the electrically insulating deposit of the borosilicidal composition forms. The third embodiment of the invention reduces the tendency to form this insulating composition and facilitates the removal of the reduced amount that may have formed.

Fig. 2 toont een schijf of plaatje van de BgO^ be-5 vattende, keramische glasbron voor het stimuleermiddel, welk plaatje werkt als de bron voor de Bo0_ danken voor aanraking met de siliciumplaatjes.Fig. 2 shows a disc or wafer of the BgO2-containing ceramic glass source for the stimulant, which wafer acts as the source for the Bo0 thank for contact with the silicon wafers.

Bij het plaatsen in een geschikte oven, die wordt gebruikt voor de uitvinding, en bij het onderwerpen aan de geschik-10 te temperaturen, maakt het keramische glasplaatje voor het stimuleérmiddel BgO^ dampen vrij, die dan door het hoge temperatuurs-gebied van de oven stromen in de richting na aanraking met de siliciumplaatjes, die bij het stimuleermiddelplaatje zijn opgesteld. Bij toepassing van de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding 15 ligt de temperatuur tussen 700 en 1200°C, maar meer in het bijzonder tussen 850 en 1100°C. Bij de tweede en derde uitvoeringsvormen moet de temperatuur tussen 700 en 1250°C liggen, en meer in het bijzonder tussen 1050 en 1200°C. In het algemeen omvat de werkwijze het diffunderen van borium in een halfgeleidersilicium-20 element door het plaatsen van tenminste een halfgeleider silicium-element in een oven, het plaatsen van een vast stimuleermiddelplaatje, schijf of dergelijk lichaam in de oven in de nabijheid van, maar niet in fysische aanraking met het siliciumelement, en het vervolgens onderwerpen van het siliciumelement en de keramische 25 glasbron aan een verhoogde temperatuur binnen de beschreven bereiken. Bij deze temperaturen maakt het stimuleermiddel B^O^ dampen vrij, die dan door de oven gaan en in aanraking komen met tenminste een gedeelte van het oppervlak van het siliciumelement.When placed in a suitable oven used for the invention, and subjected to suitable temperatures, the ceramic glass stimulant glass releases Bg0 vapors, which then pass through the high temperature range of the oven. flows in the direction after contact with the silicon wafers disposed at the stimulant wafer. When using the first embodiment of the invention, the temperature is between 700 and 1200 ° C, but more in particular between 850 and 1100 ° C. In the second and third embodiments, the temperature should be between 700 and 1250 ° C, and more particularly between 1050 and 1200 ° C. Generally, the method includes diffusing boron into a semiconductor silicon element by placing at least one semiconductor silicon element in an oven, placing a solid stimulating wafer, disk or the like body in the vicinity of, but not in physical contact with the silicon element, and then subjecting the silicon element and the ceramic glass source to an elevated temperature within the described ranges. At these temperatures, the stimulant releases B 2 O 2 vapors which then pass through the oven and contact at least a portion of the surface of the silicon element.

Deze behandeling wordt voldoende lang uitgevoerd om het diffunderen 30 mogelijk te maken van borium in tenminste een gedeelte van het oppervlak van het siliciumelement voor het vormen van een gediffundeerd gebied daarin. Nadat de dampen reageren met het hete siliciumoppervlak, diffundeert elementair borium in het siliciumplaatje bij verder verwarmen. Deze boriumdiffusie-stap 35 kan worden uitgevoerd bij de afwezigheid van het keramische glasplaatje voor het stimuleermiddel, indien gewenst.This treatment is carried out long enough to allow the diffusion of boron into at least a portion of the surface of the silicon element to form a diffused region therein. After the vapors react with the hot silicon surface, elemental boron diffuses into the silicon wafer upon further heating. This boron diffusion step 35 can be performed in the absence of the ceramic glass stimulant glass, if desired.

» 8000302 18»8000302 18

Als een verder aspect van deze uitvoeringsvorm van de uitvinding vordt de stimulering verder geregeld en verbeterd door het gebruik van een vrij stromend, inert draaggas, zoals argon of stikstof. De uitdrukking "inert gas", zoals in deze beschrijving 5 gebruikt, betekent dat het draaggas niet meedoet aan de chemische reactie tussen de dampen en het hete silicium oppervlak.As a further aspect of this embodiment of the invention, stimulation is further controlled and enhanced using a free flowing inert carrier gas such as argon or nitrogen. The term "inert gas" as used in this specification 5 means that the carrier gas does not participate in the chemical reaction between the vapors and the hot silicon surface.

Dit is weergegeven in fig. 3, waarin het draaggas van links binnenkomt en over het plaatje stroomt, waar de wordt vrijgemaakt en in aanraking komt met de vrije oppervlakken 10 van het siliciumplaatje 10. Door het tegen elkaar plaatsen van twee siliciumplaatjes ontvangt de andere zijde van elk der siliciumplaat jes geen borium door de stimulering, welke zijde derhalve zijn oorspronkelijke aard als een N silicium behoudt. Na de stimuleerbewerking kan de diffusiediepte verder worden vergroot 15 voor het dieper diffunderen van de verbinding door een eenvoudige warmtestimulering in een inerte atmosfeer. Dit kan worden uitgevoerd in een afzonderlijke oven, indien gewenst. De werkwijze is beschreven onder verwijzing naar silicium halfgeleiders, omdat deze zo belangrijk zijn.This is shown in Figure 3, in which the carrier gas enters from the left and flows over the wafer, where it is released and comes into contact with the free surfaces 10 of the silicon wafer 10. By placing two silicon wafers against each other, the other side receives of each of the silicon plates there is no boron by the stimulation, which side therefore retains its original nature as an N silicon. After the stimulation operation, the diffusion depth can be further increased to diffuse the compound deeper by simple heat stimulation in an inert atmosphere. This can be done in a separate oven, if desired. The method has been described with reference to silicon semiconductors because they are so important.

20 Dezelfde werkwijze kan echter ook worden toegepast voor germanium halfgeleiders, hoewel enigszins lagere temperaturen worden toegepast voor het stimuleren van- germanium als gevolg van het 937°C smeltpunt daarvan.However, the same method can also be used for germanium semiconductors, although slightly lower temperatures are used to stimulate germanium due to its 937 ° C melting point.

Bij het voorbehandelen van keramische glasstimuleer-25 middelen, kunnen geschikte samenstellingen, die de juiste uitgangsmaterialen bevatten, worden gesmolten voor het vormen van een homogeen glas. De hiervoor beschreven samenstellingen kunnen bijvoorbeeld worden gesmolten voor het vormen van een' homogeen glas bij 1500 tot l650°C in een vuurvast vat. In het algemeen vereist 30 dit smelten ongeveer 15 minuten tot een aantal uur ten einde homogeniteit te verkrijgen. Het kan gewenst zijn aanvullend Β,,Ο^ toe te voegen aan de smelt om verdampingsverliezen aan te vullen. Het is gewenst de smelttijd zo kort mogelijk te houden ten einde de verdampingsverliezen te verminderen. Het uitgangsmateriaal moet 35 ook zo zuiver mogelijk zijn' om zodoende de aanwezigheid van verontreinigingen tot een minimum te beperken.In the pretreatment of ceramic glass stimulants, suitable compositions containing the appropriate starting materials can be melted to form a homogeneous glass. For example, the compositions described above can be melted to form a homogeneous glass at 1500 to 1650 ° C in a refractory vessel. Generally, this melting requires from about 15 minutes to several hours to achieve homogeneity. It may be desirable to additionally add Β ,, Ο ^ to the melt to make up for evaporative losses. It is desirable to keep the melting time as short as possible in order to reduce the evaporation losses. The starting material must also be as pure as possible so as to minimize the presence of impurities.

8000302 198000302 19

De stimuleermiddelbron kan op een aantal manieren worden gemaakt. Het uitgangsglas kan worden gesmolten uit organisch afgeleide metaalmaterialen voor het tot een minimum beperken van het gehalte aan ongewenste bestanddelen, zoals beschreven in het 5 Amerikaanse octrooischrift 3.6^0.093, of kan worden gesmolten uit gebruikelijke glasmaakbestanddelen met een hoge zuiverheid.The stimulant resource can be made in a number of ways. The starting glass may be melted from organically derived metal materials to minimize the content of undesirable components as described in US Pat. No. 3,6 ^ 0,093, or it may be melted from conventional high purity glazing ingredients.

Het is gewenst, dat het glas of het keramische glas vrij is van verontreinigingen, die hoge dampdrukken bezitten bij 900 tot 1200°C. Het zal duidelijk zijn dat de aanwezigheid van IQ verontreinigingen nadelig de elektrische werking van de stimuleer silicium halfgeleider kan beïnvloeden. Verontreinigingen, die zeker moeten worden uitgesloten of op een absoluut minimum worden gehouden, zijn de alkalioxiden, (dat wil zeggen Li^Q, Na20, KgO, CagO of RbgO) en andere metaaloxiden met een hoge dampdruk, zoals 15 PbO, CuO en SnO,,.Desirably, the glass or ceramic glass is free from contaminants having high vapor pressures at 900 to 1200 ° C. It will be clear that the presence of IQ impurities can adversely affect the electrical performance of the stimulating silicon semiconductor. Contaminants that should definitely be excluded or kept to an absolute minimum include the alkali oxides (i.e. Li ^ Q, Na20, KgO, CagO or RbgO) and other metal oxides with a high vapor pressure, such as 15 PbO, CuO and SnO ,,.

Nadat de glassamenstellingen zijn gesmolten en gevormd tot een homogeen gesmolten massa, kan het glas in elke gewenste vorm worden gegoten. Dit wordt bij voorkeur uitgevoerd door het gieten van het glas in voorverwarmde grafietvormen met de gedaante 20 van cirkelvormige cilinders met een diameter, die de diameter van de gerede diffusieschijf benadert. Het glas kan dan afkoelen, waarbij het glas wanneer het koud is het vormstuk of de cilinder daarvan wordt verwijderd en onderzocht op fouten, en vervolgens gesneden in plaatjes, die in dikte gewoonlijk liggen tussen 0,6¾ 25 en 2,5 mm. De glasplaatjes bevinden zich dan in een vorm, om tot een keramische glasbron te worden omgevormd. Het glazen vormstuk of een door kernboren verkregen snede kan ook met warmte worden behandeld voor het vormen van het keramische glas, dat dan tot plaatjes wordt gesneden.After the glass compositions are melted and formed into a homogeneously melted mass, the glass can be poured into any desired shape. This is preferably accomplished by casting the glass into preheated graphite molds of the shape of circular cylinders of diameter approximating the diameter of the finished diffusion disc. The glass is then allowed to cool, the glass being cold when removed, the molding or cylinder thereof and examined for defects, and then cut into platelets, which are usually between 0.6 and 25 mm in thickness. The glass slides are then in a mold to be transformed into a ceramic glass source. The glass molding or core cut obtained by core drilling can also be heat treated to form the ceramic glass, which is then cut into platelets.

30 Dankzij de zeer nauwkeurige regeling, die mogelijk wordt gemaakt door de uitvinding, kan een aantal silicium elementen worden behandeld door het op de juiste wijze plaatsen van een aantal keramische glasplaatjes met stimuleermiddel op de in fig. 3 weergegeven wijze. Bij het toepassen van de uitvinding wordt het 35 stimuleren tot stand gebracht door het plaatsen van de keramische glasplaatjes met stimuleermiddel dichtbij en evenwijdig aan, maar 8000302 20 niet in aanraking met de te stimuleren siliciumplaatjes. Voor de beste resultaten is vastgesteld, dat de afstand in het algemeen ongeveer 3,2 mm moet zijn. In een gesmolten siliciumoxide of ander vuurvast vat met een aantal sleuven, kunnen 100 of meer silicium-5 plaatjes tot een gelijkmatig niveau worden gestimuleerd door het afwisselend plaatsen van een keramisch glasplaatje en een paar plaatjes tegen elkaar, waarbij de siliciumplaatjes en de keramische glasplaatjes in hoofdzaak evenwijdig zijn. Deze opstelling is weergegeven in fig. 3· 10 De duur en de temperatuur van de stimulatie worden gekozen om de juiste P-N verbindingsdiepte en plaatweerstand te geven voor de gewenste gedaante. Dit is in de volgende voorbeelden verduidelijkt.Thanks to the very precise control made possible by the invention, a number of silicon elements can be treated by properly placing a number of ceramic glass plates with stimulant in the manner shown in Figure 3. In the practice of the invention, stimulation is accomplished by placing the ceramic glass plates with stimulant close to and parallel to, but 8000302 not in contact with the silicon plates to be stimulated. For best results, it has been determined that the distance should generally be about 3.2 mm. In a molten silica or other multi-slot refractory vessel, 100 or more silicon-5 wafers can be stimulated to an even level by alternately placing a ceramic glass wafer and a pair of wafers together, aligning the silicon wafers and the ceramic glass wafers are essentially parallel. This arrangement is shown in Fig. 3 · 10. The duration and temperature of the stimulation are chosen to give the correct P-N connection depth and plate resistance for the desired shape. This is illustrated in the following examples.

De onderlinge afstanden tussen de plaatjes in het vat en 15 de keuze van het omgevende inerte draaggas en de stromingssnelheid zijn gebaseerd op de eis, dat siliciumplaatjes, die zijn gekeerd in de richting van de gasstroming een equivalente stimulering ondergaan ten opzichte van de siliciumplaatjes, die in de andere richting zijn gekeerd.The spacings between the platelets in the vessel and the selection of the surrounding inert carrier gas and the flow rate are based on the requirement that silicon wafers turned in the direction of the gas flow receive equivalent stimulation with respect to the silicon wafers. turned in the other direction.

20 De verschillende uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen thans nader worden beschreven in de volgende voorbeelden, waarbij alle percentages in molpercentages zijn en de temperaturen in °C. De voorbeelden I - XVII hebben betrekking op de eerste uitvoeringsvorm, de voorbeelden XVIII - LVII op de tweede uitvoerings-25 vorm, en de voorbeelden LVIII - LXIII op de derde uitvoeringsvorm.The various embodiments of the invention will now be further described in the following examples, all percentages being in mole percentages and the temperatures in ° C. Examples I-XVII relate to the first embodiment, Examples XVIII-LVII to the second embodiment, and Examples LVIII-LXIII to the third embodiment.

Voorbeeld I Deel AExample I Part A

Een geroerd reactievat wordt geladen met 1132 g ethyl-silicaat, 750 ml ethanol, 60 ml water en 6 ml 1 K salpeterzuur. Het 30 mengsel wordt even geroerd en kan dan gedurende een aantal uren staan totdat het ethylsilicaat is gehydrolyseerd.A stirred reaction vessel is charged with 1132 g of ethyl silicate, 750 ml of ethanol, 60 ml of water and 6 ml of 1 K nitric acid. The mixture is stirred briefly and then can stand for several hours until the ethyl silicate is hydrolyzed.

Een oplossing van ^95g aluminium sec-butoxide in 500 ml sec-butanol wordt langzaam toegevoegd onder roeren aan het gehydrolyseerde ethylsilicaat. De reactie is enigszins exothermisch, 35 waarbij de toevoegsnelheid zodanig wordt geregeld, dat de temperatuur van het reactiemengsel onder ongeveer 50°C wordt gehouden.A solution of 95 g aluminum sec-butoxide in 500 ml sec-butanol is slowly added with stirring to the hydrolyzed ethyl silicate. The reaction is somewhat exothermic, with the addition rate controlled to maintain the temperature of the reaction mixture below about 50 ° C.

8000302 218000302 21

Wanneer het toevoegen van het aluminium sec-butoxide voltooid is, vordt 100 ml water toegevoegd onder voortdurend roeren, gevolgd door het toevoegen van 2é09g trimethylboraat. Het verkregen mengsel wordt vrij gelatineus, en wordt verdund door de 5 toevoeging van 1*000 ml water. Na verdunnen wordt 368g magnesium- oxide in kleine hoeveelheden tegelijk toegevoegd onder voortdurend roeren ten einde een gelijkmatige dispersie te verkrijgen van het magnesiumoxide door de gehele oplossing heen. Het reactiemengsel wordt dan gedurende nog eens 20 minuten geroerd.When the addition of the aluminum sec-butoxide is complete, 100 ml of water is added with continuous stirring, followed by the addition of 2.09 g of trimethyl borate. The resulting mixture becomes quite gelatinous, and is diluted by adding 1 * 000 ml of water. After dilution, 368g of magnesium oxide is added in small amounts simultaneously with continuous stirring to obtain an even dispersion of the magnesium oxide throughout the solution. The reaction mixture is then stirred for an additional 20 minutes.

10 Het reactiemengsel wordt in ondiepe, kunstharsschalen gegoten, die vervolgens in een oven met een geforceerde luchtcirculatie worden geplaatst, die wordt gehouden op 6o°C voor het verdampen van het oplosmiddel uit de schalen. Na verdamping van de vluchtige oplosmiddelen, wordt een fijn wit poeder verkregen.The reaction mixture is poured into shallow synthetic resin dishes, which are then placed in a forced air oven held at 60 ° C to evaporate the solvent from the dishes. After evaporation of the volatile solvents, a fine white powder is obtained.

15 Het poeder wordt gedroogd bij 150°C gedurende ongeveer 20 tot 2b uur. Ongeveer 2500g droog poeder wordt verkregen.The powder is dried at 150 ° C for about 20 to 2b hours. About 2500g of dry powder is obtained.

Het poeder wordt overgebracht naar een platina smeltkroes . en gesmolten bij ongeveer 15l*0°C gedurende 5 uur onder zo nu en dan met de hand roeren voor het vormen van een helder, homogeen 20 glas, dat de volgende mol procent samenstelling bezit: 15$ Si02, 31* ,7$ B203, 25,2$ MgO en 25,2$ A1203.The powder is transferred to a platinum crucible. and melted at about 15l * 0 ° C for 5 hours with occasional hand stirring to form a clear, homogeneous glass having the following mole percent composition: 15 $ SiO2, 31 *, 7 $ B203 .25.2 $ MgO and 25.2 $ A1203.

Deel BPart B

Het gesmolten glas van deel A wordt gegoten in een voorverwarmde grafietvorm met de gedaante van een cirkelvormige 25 cilinder. De afmetingen van de cilinder zijn 5,6 cm in diameter en 7,5 cm in lengte. De vorm, die het glas bevat, wordt verhit tot 671°C.The molten glass of Part A is poured into a preheated graphite mold in the form of a circular cylinder. The dimensions of the cylinder are 5.6 cm in diameter and 7.5 cm in length. The mold containing the glass is heated to 671 ° C.

Het verhitten duurt ongeveer 15 minuten tot een half uur. De vormen kunnen dan afkoelen, waarna de glazen cilinder 30 wordt verwijderd. De cilinders worden dan in plaatjes gesneden met een dikte van 0,38 tot 1,02 mm.Heating takes about 15 minutes to half an hour. The molds can then cool, after which the glass cylinder 30 is removed. The cylinders are then cut into plates with a thickness of 0.38 to 1.02 mm.

De plaatjes worden zorgvuldig gestapeld in een warmte-stimuleeroven, waarna de temperatuur wordt verhoogd tot 8i*5°C om het ter plaatse thermisch kristalliseren op gang te brengen. De 35 plaatjes worden op deze temperatuur gehouden gedurende k uur, waarna de temperatuur wordt verhoogd tot 867°C, waarop de plaatjes ge- 8000302 22 durende 1 uur worden gehouden. Tenslotte wordt de temperatuur van de warmtestimuleeroven verhoogd tot 1100°C. De plaatjes worden op deze laagste temperatuur gehouden gedurende 1 uur, waarna de oven wordt uitgeschakeld en kan afkoelen tot kamertemperatuur tijdens 5 de nacht.The plates are carefully stacked in a heat-stimulating oven, after which the temperature is raised to 8i * 5 ° C to initiate on-site thermal crystallization. The platelets are held at this temperature for k hours, after which the temperature is raised to 867 ° C, upon which the platelets are kept for 8000 hours for 1 hour. Finally, the temperature of the heat stimulation furnace is raised to 1100 ° C. The plates are kept at this lowest temperature for 1 hour, after which the oven is turned off and can cool to room temperature overnight.

De resulterende, niet poreuze keramische glasplaatjes worden verwijderd en gedroogd om te worden gebruikt bij het door diffusie met stimuleren.The resulting non-porous ceramic glass slides are removed and dried to be used in stimulation diffusion.

Deel CPart C.

10 Het vlak diffusie stimuleren wordt tot stand gebracht door het plaatsen van een deel van de keramische glasplaatjes van het deel B op een afstand van ongeveer 6;k mm van een evenwijdig tegenover de te stimuleren siliciumplaatjes. De keramische glasplaatjes en de siliciumplaatjes worden aangebracht in gesmolten 15 siliciumoxideschalen met een aantal sleuven door het afwisselend aanbrengen van een keramisch glasplaatje, twee siliciumplaatjes tegen elkaar, een keramisch glasplaatje, enz. Het gehele samenstel is weergegeven in fig. 3.The plane diffusion stimulation is accomplished by placing a portion of the ceramic glass plates of the portion B at a distance of about 6 mm from a parallel to the silicon plates to be stimulated. The ceramic glass plates and the silicon plates are placed in fused, multi-slit silicon oxide shells by alternately applying a ceramic glass plate, two silicon plates together, a ceramic glass plate, etc. The entire assembly is shown in Figure 3.

De bij dit voorbeeld gebruikte siliciumplaatjes zijn 20 oorspronkelijk van de ïï-soort, en bezitten een weerstand van ongeveer 9 ohm-cm.The silicon wafers used in this example are originally of the II type, and have a resistance of about 9 ohm-cm.

Het samenstel wordt geplaatst in een diffusieoven, waarna argongas daardoorheen wordt geleid als een inerte gasdrager,The assembly is placed in a diffusion oven, after which argon gas is passed through it as an inert gas carrier,

OO

zoals weergegeven in fig. 3, met een snelheid van 500 cm /minuut, 25 waarbij de temperatuur op ongeveer 1050°C wordt gehouden. Deze omstandigheden worden gedurende 1 uur gehandhaafd.as shown in Fig. 3, at a rate of 500 cm / minute, keeping the temperature at about 1050 ° C. These conditions are maintained for 1 hour.

Aan het einde van deze diffusiestimuleerperiode, wordt het siliciumplaatje gekoeld tot kamertemperatuur en schoongemaakt met verdund fluorwaterstofzuur.At the end of this diffusion stimulation period, the silicon wafer is cooled to room temperature and cleaned with dilute hydrofluoric acid.

30 Het oppervlak van de gestimuleerde siliciumplaatjes vertoont een P geleidbaarheid. Het onderzoek van het oppervlak van de gestimuleerde plaatjes vindt plaats met een vierpuntsgeleid-baarheidstaster, waarbij de gemeten oppervlakteweerstand ongeveer 13 ohm/cm is. De P-N verbinding wordt geschat op een diepte van 35 ongeveer 3 tot i+^um vanaf het oppervlak van het siliciumplaatje.The surface of the stimulated silicon wafers has a P conductivity. The surface of the stimulated platelets is examined with a four-point conductivity probe, the measured surface resistance being about 13 ohms / cm. The P-N junction is estimated at a depth of about 3 to 1 µm from the surface of the silicon wafer.

De stimuleermiddelschijf is niet in duidelijke mate ingezakt of 8000302 23 anderszins vervormd aan het einde van de diffusiestimuleerwerkwij ze. Wanneer een N germanium halfgeleider volgens de uitvinding wordt behandeld, moeten iets lagere stimuleertemperaturen worden toegepast, omdat het smeltpunt van germanium 937°C is.The stimulator disc is not clearly collapsed or otherwise distorted at the end of the diffusion stimulation process. When treating an N germanium semiconductor according to the invention, slightly lower stimulation temperatures must be used, because the melting point of germanium is 937 ° C.

5 Verschillende andere diffusiestimuleeronderzoekingen worden uitgevoerd met de voorgaande werkwijze, behalve dat de tijd en de temperatuur worden veranderd zoals hieronder weergegeven. In elk geval vertoont het gestimuleerde siliciumplaatje een P geleidbaarheid.Several other diffusion stimulation studies are performed by the foregoing method, except that the time and temperature are changed as shown below. In any case, the stimulated silicon wafer exhibits a P conductivity.

10 Plaatweerstand van een tot een P geleidbaarheid gestimuleerd 2 _siliciumplaatje (Ohm/cm )_10 Plate resistance of a P conductivity stimulated 2 _ silicon wafer (Ohm / cm) _

Temperatuur (°C) tijd (uur) l 1 2 k 15 1000 U8 k2 30 25 1025 32 17 12 16 10U0 26 20 1U 10 1050 18 13 10 8Temperature (° C) time (hours) l 1 2 k 15 1000 U8 k2 30 25 1025 32 17 12 16 10U0 26 20 1U 10 1050 18 13 10 8

Voorbeeld IIExample II

20 -20 -

Deel APart A.

Anorganische uitgangsmaterialen met een hoge zuiverheid, die oxiden en carbonaten met een reagens kwaliteit bevatten, worden gemengd voor het geven van een 500g lading, bestaande uit 25 15>7 mol.# SiOg, 1*1 ,3 mol.# B^, 21,5 mol.# AlgOg en 21,5 mol.#High purity inorganic starting materials containing reagent grade oxides and carbonates are mixed to give a 500g batch consisting of 15> 7 mol. # SiOg, 1 * 1.3 mol. # B ^, 21 .5 mol. # AlgOg and 21.5 mol. #

MgO. Het materiaal wordt geplaatst in een platina smeltkroes, die vervolgens in een op 15^0°C gehouden oven wordt geplaatst. De smeltkroes wordt gedurende ongeveer 6 uur verwarmd met zo nu en dan roeren voor het vormen van een gesmolten, helder, homogeen 30 glas. Het glas wordt uit de oven verwijderd en gestold in een ver-warmingsoven, die gedurende ongeveer een half uur op 650°C wordt gehouden.MgO. The material is placed in a platinum crucible, which is then placed in an oven kept at 150 ° C. The crucible is heated for about 6 hours with occasional stirring to form a melted, clear, homogeneous glass. The glass is removed from the oven and solidified in a heating oven, which is kept at 650 ° C for about half an hour.

Deel BPart B

De smeltkroes wordt uit de oven verwijderd, en gekoeld, 35 waarna kernen met nominale diameters van 5>62 cm bij 7,5 cm lang uit het gestolde glas worden geboord. De kernen worden dan in plaatjes gesneden met dezelfde afmetingen als in voorbeeld I, be- 8000302 » 2k halve dat het temperatuurs- en tijdschema 852°C is gedurende een uur, en de eindtemperatuur en tijd 1100°C is gedurende één uur, voordat de oven wordt uitgeschakeld en kan afkoelen tot kamertemperatuur met de ovensnelheid. De verkregen keramische glas-5 plaatjes zijn niet poreus en in afmetingen statiel.The crucible is removed from the oven and cooled, after which cores of nominal diameters 5> 62 cm by 7.5 cm long are drilled out of the solidified glass. The cores are then cut into plates with the same dimensions as in Example 1, 8000302 »2k half that the temperature and time schedule is 852 ° C for one hour, and the final temperature and time is 1100 ° C for one hour, before the oven turns off and can cool to room temperature at the oven speed. The ceramic glass-5 plates obtained are non-porous and are dimensionally stable.

Deel CPart C.

De vlakke diffusiestimulering wordt met de plaatjes van deel B uitgevoerd zoals in voorbeeld I, behalve dat de temperatuur 950°C is, en de argon stromingssnelheid en temperatuur zijn inge-10 steld, zoals hierna weergegeven. De gegevens tonen aan, dat de weerstand afneemt bij toenemende stimuleringstijd. De verandering in weerstand is het gevolg van de toegenomen P stimulering. Plaatweerstand van P gestimuleerde siliciumplaatjes (ohm/cm ).Planar diffusion stimulation is performed with the plates of Part B as in Example I, except that the temperature is 950 ° C, and the argon flow rate and temperature are set as shown below. The data shows that the resistance decreases with increasing stimulation time. The change in resistance is due to the increased P stimulation. Plate resistance of P stimulated silicon wafers (ohm / cm).

OO

Argon stromingssnelheid (cm /minuut) tijd (uur) 15 2 1 2 k 100 181* 90 39 23 3l*0 93 75 69 1*0 500 53 1*0 32 28 20 61*0 71 1*1* 35 33 2Argon flow rate (cm / minute) time (hour) 15 2 1 2 k 100 181 * 90 39 23 3l * 0 93 75 69 1 * 0 500 53 1 * 0 32 28 20 61 * 0 71 1 * 1 * 35 33 2

De reden voor de 18U ohm/cm aflezing bij een half uurThe reason for the 18U ohm / cm reading at half an hour

OO

en een argon stroming van 100 cm /minuut is niet duidelijk, hoewel wordt gemeend, dat de geleidbaarheid net verandert van N tot P.and an argon flow of 100 cm / minute is not clear, although it is believed that the conductivity changes just from N to P.

Nog een onderzoek wordt uitgevoerd, zoals hiervoor, 25 behalve dat de argon stromingssnelheid 550 cm /minuut is, en de onderlinge afstand 3,2 mm is in plaats van 6,1* mm. P stimulering wordt bereikt in de gestimuleerde silicium monsters, waarbij de weerstand hierna is weergegeven als een functie van de tijd.Another study is performed as before except that the argon flow rate is 550 cm / minute, and the spacing is 3.2 mm instead of 6.1 * mm. P stimulation is achieved in the stimulated silicon samples, the resistance of which is shown below as a function of time.

OO

Tijd (uur) Ohm/cm 30 l - 57 1 1+7 2 37 1* 31 8000302 25Time (hours) Ohm / cm 30 l - 57 1 1 + 7 2 37 1 * 31 8000 302 25

Voorbeelden III - IXExamples III - IX

Keramische glasbronnen stimuleermiddel worden bereid uit glassoorten van de samenstelling, zoals weergegeven in tabel I. De werkwijze voor het smelten en kristalliseren van de 5 glassoorten is beschreven in deel A van voorbeeld II, behalve dat de temperaturen op de in tabel I aangegeven wijze worden aangehouden.Ceramic glass source stimulant are prepared from glasses of the composition, as shown in Table I. The process for melting and crystallizing the 5 glasses is described in Part A of Example II, except that the temperatures are maintained in the manner indicated in Table I. .

De gekristalliseerde keramische glassoorten worden uit de smeltkroes verwijderd, waarbij doorsneden daarvan worden klaar-10 gemaakt voor het vlakke diffusie stimuleren.The crystallized ceramic glasses are removed from the crucible, preparing cross sections thereof to stimulate planar diffusion.

• Het diffusie stimuleren wordt tot stand gebracht door het plaatsen van de stimuleermiddelbron in de bodem van een siliciumoxideschaal. Een N siliciumplaatje met een weerstand van ongeveer 5 ohm-cm wordt geplaatst in één van de sleuven van de 15 siliciumoxideschaal in een vertikale stand en op een afstand van ongeveer 1,3 mm van de stimuleermiddelbron.Diffusion stimulation is accomplished by placing the stimulant source in the bottom of a silicon oxide scale. An N silicon wafer with a resistance of about 5 ohm-cm is placed in one of the slots of the silicon oxide scale in a vertical position and at a distance of about 1.3 mm from the stimulant source.

Het siliciumoxideschaalsamenstel wordt geplaatst in een diffusieoven, waarna argongas door de oven wordt geleid met een snelheid van 500 cm^/minuut, waarbij de temperatuur op 1000°C 20 wordt gehouden. Deze omstandigheden worden gedurende één uur voor elk onderzoek gehandhaafd.The silica scale assembly is placed in a diffusion oven, then argon gas is passed through the oven at a rate of 500 cm / min, keeping the temperature at 1000 ° C. These conditions are maintained for one hour for each study.

Aan het einde van de diffusiestimuleerperiode wordt het siliciumplaatje gekoeld tot kamertemperatuur en met het oog bekeken. Interferentiepatronen, die de aanwezigheid aanduiden van een 25 dunne film, worden op alle siliciumplaatjes, die in de volgende tabel zijn weergegeven, opgemerkt. Het oppervlak van de siliciumplaatjes wordt dan schoongemaakt met verdund fluorwaterstofzuur.At the end of the diffusion stimulation period, the silicon wafer is cooled to room temperature and observed. Interference patterns, which indicate the presence of a thin film, are noted on all silicon wafers shown in the following table. The surface of the silicon wafers is then cleaned with dilute hydrofluoric acid.

De oppervlaktegeleidbaarheid van het siliciumplaatje wordt dan nagegaan, waarbij alle siliciumplaatjes een P geleid-30 baarheid vertonen.The surface conductivity of the silicon wafer is then checked, with all silicon wafers exhibiting a P conductivity.

§000302 2 6 o o o§000302 2 6 o o o

«CMVDVOO CO OOOCMVDVOO CO OOO

h « «i *> « po o ir\ oh «« i *> «po o ir \ o

-4- co co co LTv -4- Os O-4- co co co LTv -4- Os O

• CU CM CM ·- co co o £• CU CM CM · - co co o £

H OOOH OOO

H CO p- p· .p- J· O O OH CO p- p · .p- J · O O O

H ·>·>*>» CT\ C— LA OH ·> ·> *> »CT \ C— LA O

>00000 ia po va o • en oo po «- co co o £> 00000 ia po va o • and oo po «- co co o £

HH

M OOOM OOO

> p- CU CU CM CO OOO> p- CU CU CM CO OOO

Λ Λ Λ * PO O la OΛ Λ Λ * PO O la O

• po cu cu cu la cu vo o• po cu cu cu la cu vo o

|P coonrn t- i— co O| P coonrn t- i— co O

H OOOH OOO

>0000 -sf OOO> 0000 -sf OOO

·«*«·>·> o\ o us o· «*« ·> ·> O \ o us o

Ö CJ\ C— t— t— LA 1— J-OÖ CJ \ C— t— t— LA 1— Y-O

> PO CU CU — t—COO> PO CU CU - t — COO

HH

ΗΗ

<U · > OOO<U ·> OOO

p h la co vo vo co ooop h la co vo vo co ooo

nj O · “ " “ ** PO OOOnj O · “" “** PO OOO

E-< S P CO 0\ CO CO LA O CU oE- <S P CO 0 \ CO CO LA O CU o

> CO CU CU t— CO O> CO CU CU t— CO O

1— > ooo1 -> ooo

H VO VO OV OV -a- O O OH VO VO OV OV -a- O O O

»*·>* os *— LA O»* ·> * Os * - LA O

• ft 4 N (\l IA CU MD OFt 4 N (\ l IA CU MD O

g p· <M CM *- CO CO Og p · <M CM * - CO CO O

H OOOH OOO

H ft ·" 1Λ ΙΛ CO OOOH ft · "1Λ ΙΛ CO OOO

H " “ " « PO O LA OH "" "« PO O LA O

PO f- p p IA 0\ PO OPO f- p p IA 0 \ PO O

• -=t* CVi CM *- VO CO O• - = t * CVi CM * - VO CO O

£ .£.

1 i I no 3 o aio 16 Pï rH w Ή ·Η1 i I no 3 o aio 16 Pï rH w Ή · Η

6 bo HIP6 bo HIP

O Η Η M (0O Η Η M (0

P P <D cd bO 0) bOP P <D cd bO 0) bO

poppm pöpöin P Ppoppm pöpöin P P

<U CU CO OHPhOW-HÖ-HP 2 P<U CU CO OHPhOW-HÖ-HP 2 P

Ό O O O CU (D P β .h^CPP+P+3 •Η ·Η CM bO H g Cd 0) P 0) Cd 0) H CO PO a <J CQ Jh g W W !* Η P *- ·“Ό O O O CU (D P β .h ^ CPP + P + 3 • Η · Η CM bO H g Cd 0) P 0) Cd 0) H CO PO a <J CQ Yh g W W! * Η P * - · “

OO

8000302 » 278000302 »27

Voorbeelden X - XVIIExamples X-XVII

De volgende voorbeelden verduidelijken verder de beginselen van de uitvinding en verschaffen aanvullende stimuleringsgege-vens, alsmede een kwalitatieve aanduiding van de thermische sta-5 biliteit van de keramische glasvezelbronnen van stimuleermiddel. Glasstimuleermiddelbronnen worden gemaakt van glasmengsels met de samenstellingen, zoals weergegeven in de volgende tabel II. De glaskwaliteit is in de tabel ook aangegeven. De samenstellingen, die helder glasachtig zijn, zijn aangeduid als "goed", waarbij 10 andere samenstellingen opaal blijken. De werkwijzen voor het smelten en kristalliseren van de glasmengsels is beschreven in de deel A en deel B van voorbeeld II, behalve dat de temperaturen op de in tabel II aangegeven wijze worden aangehouden.The following examples further illustrate the principles of the invention and provide additional stimulation data, as well as a qualitative indication of the thermal stability of the ceramic glass fiber stimulant sources. Glass stimulant sources are made from glass mixtures of the compositions, as shown in the following Table II. The glass quality is also indicated in the table. The compositions, which are clear glassy, have been designated "good", with 10 other compositions appearing to be opal. The processes for melting and crystallizing the glass mixtures are described in Part A and Part B of Example II, except that the temperatures are maintained as indicated in Table II.

Een willekeurige "doorzakkSLngsonderzoek" is in onder-15 staande tabel weergegeven. Bij dit onderzoek worden glazen staven van ongeveer 3,2 mm in het vierkant en ongeveer 28,6 mm in lengte van het aangegeven glas gemaakt en gekristalliseerd tot een keramisch glaslichaam met de aangegeven kristalliseringswarmte-stimulering. Na het kristalliseren wordt elke keramische glasstaaf 20 aan beide zijden vlak geslepen, zodat de eindafmetingen 28,6 mm x 3,2 mm x 1,6 mm zijn. Elke keramische glasstaaf wordt dan geplaatst over een platina vat met een breedte van 22 mm (waarbij 3»2 mm van de staaf op het vat rust, en gehouden op temperaturen tussen 1000 en 1250°C gedurende een half uur). De afstand waarover de 25 1,6 mm dikte "doorzakt" of afwijkt van het platte vlak geeft een willekeurige aanduiding van de weerstand tegen thermische vervorming.A random "sag test" is shown in the table below. In this study, glass bars of about 3.2 mm square and about 28.6 mm in length of the indicated glass are made and crystallized into a ceramic glass body with the indicated crystallization heat stimulation. After crystallization, each ceramic glass rod 20 is ground flat on both sides so that the final dimensions are 28.6mm x 3.2mm x 1.6mm. Each ceramic glass rod is then placed over a 22 mm wide platinum vessel (with 3.2 mm of the rod resting on the vessel, and maintained at temperatures between 1000 and 1250 ° C for half an hour). The distance by which the 1.6 mm thickness "sag" or deviates from the flat plane gives an arbitrary indication of the resistance to thermal deformation.

Hoewel de mate van thermische vervorming of doorzakking, die aanvaardbaar is, verandert met de dikte van het monster, de stimuleertijd en de stimuleertemperatuur in elke omstandigheid, 30 komt een doorzakking van meer dan ongeveer 0,3 mm bij de beschreven werkwijze ongeveer overeen met de maximum toelaatbare vervorming van een zeer dun (bijvoorbeeld ongeveer 0,51 mm dik) stimuleerplaatje met een diameter van 2,5 tot 3,8 cm in een stimuleersamenstel, zoals weergegeven in fig. 3. Voor hogere tempe-35 raturen kunnen dikkere keramische glasbronnen worden toegepast.Although the amount of thermal deformation or sag, which is acceptable, changes with the thickness of the sample, the stimulation time and the stimulation temperature in any circumstance, a sag of more than about 0.3 mm in the described method corresponds approximately to the maximum allowable deformation of a very thin (for example, about 0.51 mm thick) 2.5 to 3.8 cm diameter stimulation pad in a stimulation assembly, as shown in Figure 3. For higher temperatures, thicker ceramic glass sources are applied.

Het vlakke diffusiestimuleren wordt tot stand gebracht zoals 8000302 23 in deel C van voorbeeld I, behalve dat de diffusiestimuleerperiode een half uur is bij de in de tabel aangegeven temperaturen. De resultaten van deze stimulatie zijn ook in de tabel weergegeven.Planar diffusion stimulation is accomplished like 8000302 23 in Part C of Example I, except that the diffusion stimulation period is half an hour at the temperatures indicated in the table. The results of this stimulation are also shown in the table.

De gegevens in de tabel tonen aan, dat de neiging tot 5 vervorming toeneemt bij toenemende temperaturen, hoewel een goede thermische stabiliteit wordt waargenomen voor zeer dunne keramische glasstaven.The data in the table shows that the tendency to deformation increases with increasing temperatures, although good thermal stability is observed for very thin ceramic glass rods.

8000302 29 Μ Η 5 VO Ο CV1 CV] Μ t- g g 2 I , 0J , ,8000302 29 Μ Η 5 VO Ο CV1 CV] Μ t- g g 2 I, 0J,,

6 «««« OJ ΙΑ (β Ο Ο " A I I l\JII6 «« «« OJ ΙΑ (β Ο Ο "A I I l \ JII

• t— Ο VO VO CO VO ft t— *“ O'' m m «- <— o *- 5 oooo cnao-d o o aim 'S , ,• t— Ο VO VO CO VO ft t— * “O '' m m« - <- o * - 5 oooo cnao-d o o aim 'S,,

χ ·> « « « O VO 4) O O * a I · CMIIχ ·> «« «O VO 4) O O * a I · CMII

• OOOO CO VO O t- O v jO m m oj CJ to *- > ooiAirv On ”d o o wm wi l• OOOO CO VO O t- O v jO m mj CJ to * -> eweAirv On ”d o o wm wi l

Cj «.««>·> J-4) o _r A ' CMIICj «.« «> ·> J-4) o _r A 'CMII

. O LA E— t— I VO O t— o O 'V. O LA E— t— I VO O t— o O 'V

£2 m m r- T- bo «-£ 2 m m r- T- bo «-

H OOOO OaJ Ο O cvj m j IH OOOO OaJ Ο O cvj m j I

M «‘««n I m CÖ O -3" yi I * fCill -I LA LA LA LA VO p C““ O OA £Τ · * - jcj m m *- >- o ·“M «" «« n I m CÖ O -3 "yi I * fCill -I LA LA LA LA VO p C" "O OA £ Τ · * - jcj m m * -> - o ·"

HH

m ο o la la ο Ο ο o omii milm ο o la la ο Ο ο o omii mil

W ή I» η <1 t m d) Ο Ο /\ IJIIW ή I »η <1 to m d) Ο Ο / \ IJII

» LAN O t— t— VO O t— r·»LAN O t— t— VO O t— r ·

|0 01 -4- bO| 0 01 -4- bO

HH

HH

1—! pin _3- co On On vo ia Ο Ο O oomm 1 JZ 11—! pin _3- co On On vo ia Ο Ο O oomm 1 JZ 1

^ X ««.«.Λ VOCV10J VO LA Λ A^ X ««. «. Λ VOCV10J VO LA Λ A

ph . m -a- la la co t— o t— *" ^ m OJ cm bo «- m oooo c-m-d ο o m m m m m x ««.«·> co in u ο ο " λλ A I ' • J- VO O O t— VO o c— o o ^ CV1 m CM C\1 bo *- oooo o m ο o g oocum K> . ^ph. m -a- la la co t— ot— * "^ m OJ cm bo« - m oooo cmd ο ommmmmx ««. «·> co in u ο ο" λλ AI '• J- VO OO t— VO oc— oo ^ CV1 m CM C \ 1 bo * - oooo om ο og oocum K>. ^

X η Λ λ Λ 00 ¢) VO Ο A LA IX η Λ λ Λ 00 ¢) VO Ο A LA I

. VOJ-OO co VO O CO *- O. VOJ-OO co VO O CO * - O

omojcvicvi M ^ ^ o I oomojcvicvi M ^ ^ o I o

ft ft 0 -m <UOft ft 0 -m <UO

3 d n ·η ft r* M3 d n · η ft r * M

ö o id d ft o 2 ^ S I ° « 0) e*n P Μ -P bO'H VO 5 -° p bo d d -p αΒ·-'~ ^ *ji .ö o id d ft o 2 ^ S I ° «0) e * n P Μ -P bO'H VO 5 - ° p bo d d -p αΒ · - '~ ^ * ji.

S p 3 +> -π d o S rj y 33 Pi *H ft H 1) O to C CL> ® Jj 3 o 34 (oajajd'd + 'dbO'H'd o wo hü-pcnöd ö fl fiS p 3 +> -π d o S rj y 33 Pi * H ft H 1) O to C CL> ® Jj 3 o 34 (oajajd'd + 'dbO'H'd o wo hü-pcnöd ö fl fi

H c > ^ ΰ ·Η ·Η ·Η 0) CU ·Η bO 4) Jjj SH c> ^ ΰ · Η · Η · Η 0) CU · Η bO 4) Yyy S

Ο <UftO*Hr-IH-Pft 3 ·Μ ^ ί« λι'λιλιΟ <UftO * Hr-IH-Pft 3 · Μ ^ ί «λι'λιλι

Ο SsCfUO-pCÖHWd .3 -¾ -Γ1 .3 SïrSΟ SsCfUO-pCÖHWd .3 -¾ -Γ1 .3 SïrS

t, Vvö frt Λ) rl ·Η itl >P -P <1) fl). fci **“3 GJ ·£ a. Ti —. Λ _ O · CM CO O W (U-ΡΛ W EflË tiO ££) M -H !j20000 ^Pht, Vvö frt Λ) rl · Η itl> P -P <1) fl). fci ** “3 GJ · £ a. Ti -. Λ _ O · CM CO O W (U-ΡΛ W EflË tiO ££) M -H! J20000 ^ Ph

λ _i o O O A] cö M ö in CÖ *t-{ h o > O O O LTv GJ Jh O O Oλ _i o O O A] cö M ö in CÖ * t- {ho> O O O LTv GJ Yh O O O

s § S »“1 is ?U' S i?o“ „0SS.°2:2ïöS5S:2 8 0 0 0 3 9 1 30s § S »“ 1 is? U 'S i? o ”„ 0SS. ° 2: 2ïöS5S: 2 8 0 0 0 3 9 1 30

Voorbeeld XVIIIExample XVIII

Deel APart A.

Gebruikelijke glasmengselmaterialen met een grote zuiverheid worden gesmolten in een platinasmeltkroes bij 15^0°C gedurende 5 5 tot 6 uur onder met de hand roeren voor het geven van een helder, gesmolten, homogeen glas, dat de volgende samenstelling bezit.Conventional high purity glass blend materials are melted in a platinum crucible at 15 ° C for 5 to 6 hours with manual stirring to give a clear, melted, homogeneous glass having the following composition.

Mol% Gewicht %Mol% Weight%

Si02 15,7 . 12,8 B203 U1,3 39,3 10 A1203 28,7 1*0,0SiO2 15.7. 12.8 B203 U1.3 39.3 10 A1203 28.7 1 * 0.0

MgO 1-1+,3 8,0MgO 1-1 +, 3 8.0

Het gesmolten glas wordt uit de oven verwijderd en gekoeld tot kamertemperatuur. Het glas, dat zich nog in de smeltkroes bevindt, wordt overgebracht naar een hardingsoven, die op 15 650°C wordt gehouden. Het glas wordt gehard bij 650°C gedurende een half uur, en vervolgens verwijderd en gekoeld tot kamertemperatuur.The molten glass is removed from the oven and cooled to room temperature. The glass, which is still in the crucible, is transferred to a curing oven, which is kept at 650 ° C. The glass is cured at 650 ° C for half an hour, then removed and cooled to room temperature.

Deel BPart B

De smeltkroes met de heldere glasinhoud wordt in een 20 warmtestimuleeroven geplaatst, waarna de temperatuur wordt verhoogd tot 690°C. De smeltkroes wordt op deze temperatuur gehouden gedurende drie uur. De temperatuur wordt dan verhoogd tot 805°C, welke temperatuur één uur wordt aangehouden. Vervolgens wordt de temperatuur verhoogd tot 1100°C, welke temperatuur eveneens geduren-25 de 1 uur wordt aangehouden. De oven wordt dan uitgeschakeld en kan afkoelen tot kamertemperatuur voordat de smeltkroes wordt verwijderd. Het verkregen, niet poreuze, keramische glasmateriaal bezit een melkwit uiterlijk. Uit dit keramische glasmateriaal wordt met een 3,8 cm diameter gatzaag een kern gehaald, die tot dunne plaatjes 30 wordt gesmeden met een diamantzaag tot dikten van 0,38 mm tot 1,02 mm.The crucible with the clear glass content is placed in a heat stimulation furnace, after which the temperature is raised to 690 ° C. The crucible is kept at this temperature for three hours. The temperature is then raised to 805 ° C, which temperature is held for one hour. Then the temperature is raised to 1100 ° C, which temperature is also maintained for 1 hour. The oven is then turned off and allowed to cool to room temperature before the crucible is removed. The obtained non-porous ceramic glass material has a milky white appearance. A core is obtained from this ceramic glass material with a 3.8 cm diameter hole saw, which is forged into thin plates with a diamond saw to thicknesses of 0.38 mm to 1.02 mm.

Deel CPart C.

Het vlakke diffusiestimuleren wordt uitgevoerd door het plaatsen van een deel van de keramische glasplaatjes van deel B op 35 ’ een afstand van ongeveer 3,2 mm tot 6,k mm van en evenwijdig tegenover de te stimuleren siliciumplaatjes. De keramische glas- 8000302 31 plaatjes en de siliciumplaatjes worden aangebracht in gesmolten siliciumoxideschalen met een aantal sleuven door het afwisselend plaatsen van een keramisch glasplaatje, enz.Planar diffusion stimulation is performed by placing a portion of the ceramic glass plates of portion B at a distance of about 3.2 mm to 6.1 mm from and parallel to the silicon plates to be stimulated. The ceramic glass 8000302 31 platelets and the silicon platelets are placed in molten silicon oxide shells with a number of slots by alternately placing a ceramic glass platelet, etc.

De bij dit voorbeeld gebruikte siliciumplaatjes bezitten 5 oorspronkelijk een N geleidbaarheid en een weerstand van ongeveer 9 ohm-cm.The silicon wafers used in this example originally had an N conductivity and a resistance of about 9 ohm-cm.

Het saaenstel wordt in een diffusieoven geplaatst, waarna argongas daardoorheen wordt geleid als een inert draaggas, zoals weergegeven in fig. 3, met een snelheid van 500 cm /minuut, waarbij 10 de stimuleerperiode en temperatuur worden aangehouden, zoals hierna weergegeven.The assembly is placed in a diffusion oven and argon gas is passed therethrough as an inert carrier gas, as shown in Figure 3, at a rate of 500 cm / minute, maintaining the stimulation period and temperature, as shown below.

Aan het einde van deze diffusiestimuleeiTperiode, wordt het siliciumplaatje gekoeld tot kamertemperatuur, en schoongemaakt met verdund fluorwaterstofzuur.At the end of this diffusion stimulus period, the silicon wafer is cooled to room temperature and cleaned with dilute hydrofluoric acid.

15 Het oppervlak van de te stimuleren siliciumplaatjes ver toont een P geleidbaarheid. Het onderzoek van het oppervlak van de gestimuleerde plaatjes vindt plaats met een vierpuntgeleidbaar-heidstaster. De oppervlakteweerstanden in ohm per vierkant van het verkregen gestimuleerde siliciummonster zijn hierna aangegeven als 20 een functie van de temperatuur. De geleidbaarheid van het gestimuleerde silicium is van de P soort.The surface of the silicon wafers to be stimulated shows a P conductivity. The surface of the stimulated platelets is examined with a four-point conductivity probe. The surface resistances in ohms per square of the obtained stimulated silicon sample are indicated below as a function of temperature. The conductivity of the stimulated silicon is of the P type.

33

Afstand 3.2 - 6.4 mm - Stromingssnelheid: 500 cm /min.Distance 3.2 - 6.4 mm - Flow rate: 500 cm / min.

Argon (Tijd (uur)) 2^ Temperatuur \ 1 2 1+ 950°C 71,0 61+,7 56,0 5^,5 1000°C 5^,5 1+2,7 38,5 26,8 1078°C 16,7 11+,0 10,0 6,5Argon (Time (hours)) 2 ^ Temperature \ 1 2 1+ 950 ° C 71.0 61 + .7 56.0 5 ^ .5000 ° C 5 ^ .5 1 + 2.7 38.5 26.8 1078 ° C 16.7 11 +, 0 10.0 6.5

De stimuleermiddelschijf was niet in duidelijke mate 30 ingezakt of anderszins vervormd aan het einde van de diffusie- stimuleerwerkwijze. Bij het stimuleren van een N germanium halfgeleider overeenkomstig deze uitvoeringsvorm van de uitvinding, worden iéts lagere temperaturen gebruikt, omdat germanium smelt bij 937°C.The stimulator disc was not clearly collapsed or otherwise deformed at the end of the diffusion stimulating process. In stimulating an N germanium semiconductor according to this embodiment of the invention, slightly lower temperatures are used because germanium melts at 937 ° C.

35 Verschillende andere diffusiestimuleeronderzoekingen worden uitgevoerd met de voorgaande werkwijze, behalve dat de tijd 8 0 0 C 3 0 2 32 en de temperatuur op de weergegeven wijze worden veranderd. In elk geval vertoont het gestimuleerd siliciumplaatje een P geleidbaarheid.Several other diffusion stimulation studies are performed by the foregoing method, except that the time 8 0 0 C 3 0 2 32 and the temperature are changed as shown. In any case, the stimulated silicon wafer exhibits a P conductivity.

Plaatweerstand van P gestimuleerd siliciumplaatje (-"VΠ ) Temperatuur (°C) Tijd (uur) 5 l 1 2 k 1000 16 k2 30 25 1025 32 17 12 16 10l0 26 20 1U 10Plate resistance of P stimulated silicon wafer (- "VΠ) Temperature (° C) Time (hour) 5 l 1 2 k 1000 16 k2 30 25 1025 32 17 12 16 10l0 26 20 1U 10

10 1050 18 13 10 8 Voorbeelden XIX - XXXXVII10 1050 18 13 10 8 Examples XIX - XXXXVII

Keramische glasplaatjes als bron voor het stimuleermiddel worden gemaakt van glassoorten met de samenstelling, zoals weergegeven in de volgende tabellen II en III. De werkwijze voor het 15 smelten en kristalliseren van de glassoorten zijn gelijk aan die, welke zijn beschreven in het voorbeeld XVIII, behalve dat de temperaturen worden aangehouden, die zijn aangegeven in de tabellen III en IV, en het gesmolten glas wordt geblust door het gieten van een plaat daarvan in een ondiepe metalen bak bij kamertemperatuur, 20 in plaats van het verwarmen zoals in deel A van het voorbeeld XVIII. Tabel III heeft betrekking op samenstellingen, waarin MgQ het enige R0 bestanddeel is, waarbij tabel IV de verschillende combinaties weergeeft van R0 bestanddelen.Ceramic glass slides as the source of the stimulant are made from glasses of the composition, as shown in the following Tables II and III. The process for melting and crystallizing the glasses are the same as those described in Example XVIII, except that the temperatures indicated in Tables III and IV are maintained and the molten glass is quenched by pouring of a plate thereof in a shallow metal tray at room temperature, instead of heating as in Part A of Example XVIII. Table III relates to compositions in which MgQ is the only R0 component, Table IV showing the different combinations of R0 components.

Een willekeurig "doorzakkingsonderzoek" is weergegeven in 25 de volgende tabellen. Bij dit onderzoek worden glazen staven van ongeveer 3,2 mm in het vierkant en een lengte van ongeveer 2,9 cm, gemaakt van het aangegeven glas, en gekristalliseerd tot een keramisch glaslichaam door de beschreven kristalliseringswarmte-stimulering. Na het kristalliseren wordt elke keramische glasstaaf 30 aan beide zijden vlak geslepen, zodat de eindafmetingen 2,9 cm x 3,2 x 1,6 mm zijn. Elke keramische glasstaaf wordt dan geplaatst over een platina vat met een breedte van 22,b mm (waarbij 3,2 mm van de staaf op het vat rust), en gehouden op een temperatuur tussen 1000 en 1250°C gedurende een half uur. De afstand, waarover de 35 1,6 mm dikte "doorzakt" of uitbuigt vanuit de vlakke toestand geeft een willekeurige aanduiding van de weerstand tegen thermische 8000302 33 vervorming. Hoewel de mate van thermische vervorming of door-zakking, die kan worden toegelaten, veranderlijk is in afhankelijkheid van de dikte van het monster, de stimuleringstijd en de stimuleringstemperatuur in een willekeurige omstandigheid komt 5 een doorzakking van meer dan ongeveer 0,3 mm bij de voorgaande werkwijze in hoofdzaak overeen met de maximum toelaatbare vervorming voor een zeer dun (bijvoorbeeld ongeveer 0,51 mm dik) stimuleerplaatje met een diameter van ongeveer 2,5^ ror 3,8 cm in diameter bij een stimuleersamenstel, zoals weergegeven in fig. 3.A random "sag test" is shown in the following tables. In this study, glass bars about 3.2 mm square and about 2.9 cm long are made of the indicated glass and crystallized into a ceramic glass body by the described crystallization heat stimulation. After crystallization, each ceramic glass rod 30 is ground flat on both sides so that the final dimensions are 2.9 cm x 3.2 x 1.6 mm. Each ceramic glass rod is then placed over a 22.2 mm wide platinum vessel (with 3.2 mm of the rod resting on the vessel), and held at a temperature between 1000 and 1250 ° C for half an hour. The distance by which the 1.6 mm thickness "sags" or deflects from the planar state gives an arbitrary indication of the resistance to thermal deformation. Although the amount of thermal deformation or sag that can be allowed varies depending on the thickness of the sample, the stimulation time and the stimulation temperature in any circumstance, a sag of more than about 0.3 mm occurs at the the foregoing method substantially corresponds to the maximum allowable deformation for a very thin (for example, about 0.51 mm thick) stimulation pad with a diameter of about 2.5 ^ ror 3.8 cm in diameter with a stimulation assembly, as shown in Figure 3 .

10 Dikkere keramische glaslichamen met stimuleermiddel kunnen voor hogere temperaturen worden toegepast.Thicker ceramic glass bodies with stimulant can be used for higher temperatures.

De gegevens in de volgende tabellen geven aan, dat de ' neiging voor vervorming toeneemt bij toenemende temperaturen, hoewel een goede thermische stabiliteit is waargenomen voor zeer 15 dunne keramische glasstaven bij temperaturen boven 1050°C en zelfs tot 1250°C.The data in the following tables indicate that the tendency for deformation increases with increasing temperatures, although good thermal stability has been observed for very thin ceramic glass rods at temperatures above 1050 ° C and even up to 1250 ° C.

* 8000332 3b* 8000332 3b

Tabel IIITable III

Voorbeeld 19 .-.20 21 _-22 23 2bExample 19 .- 20 21 _-22 23 2b

Mol.%Mol.%

Si02 15,7 36,0 2b,o 30,0 30,0 37,5 A1203 28,7 26,7 26,7 26,7 23,3 21,7 B203 i+1,3 2b, 0 36,0 30,0 35,0 30,0Si02 15.7 36.0 2b, o 30.0 30.0 37.5 A1203 28.7 26.7 26.7 26.7 23.3 21.7 B203 i + 1.3 2b, 0 36.0 30.0 35.0 30.0

MgO 1^,3 13,3 13,3 13,3 11,7 10,8MgO 1, 3 13.3 13.3 13.3 11.7 10.8

Alg03/Mg0 2 2 2 2 2 2Alg03 / Mg0 2 2 2 2 2 2

Glasuiterlijk enige helder helder helder helder opaal kristallenGlass appearance some clear clear clear clear opal crystals

Kristalliserings-warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 1200 1200 1200 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 1200 1200 1200 1260

Doorzakkings- onderzoekSagging research

Uitbuiging in mm bij °C gedurende een half uur 1000 0 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0 0 1200 0,3 0 0 0 0 0 1250 0,5 0,2 0 0,2 0,2 0,2Deflection in mm at ° C for half an hour 1000 0 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0 0 1200 0.3 0 0 0 0 0 1250 0.5 0.2 0 0.2 0.2 0.2

Plaatweerstand (11-/Π) na "P" stimulering bij g uur bi.i °C_ 1000 38 29 30 19 32 1100 8 7 7 5 7 1200 2 2 2 2 2 2 8000302Plate resistance (11- / Π) after "P" stimulation at g hours bi.i ° C_ 1000 38 29 30 19 32 1100 8 7 7 5 7 1200 2 2 2 2 2 2 8000302

Tabel III (vervolg)Table III (continued)

Voorbeeld 25 26 27 28 29 30 35Example 25 26 27 28 29 30 35

Mol.%Mol.%

Si02 35,0 22,5 30,0 25,0 20,0 23,0 A1203 20,0 21,7 20,0 23,3 26,7 25,7 B203 35,0 ^5,0 U0,0 U0,0 U0,0 38,5Si02 35.0 22.5 30.0 25.0 20.0 23.0 A1203 20.0 21.7 20.0 23.3 26.7 25.7 B203 35.0 ^ 5.0 U0.0 U0 .0 U0.0 38.5

MgO 10,0 10,8 10,0 11,7 13,3 12,8MgO 10.0 10.8 10.0 11.7 13.3 12.8

Al203/Mg0 2 2 2 2 2 2Al203 / Mg0 2 2 2 2 2 2

Glasuiterlijk opaal opaal opaal enige enige enige kristallen kris- kristallen tallenGlass appearance opal opal opal only some only crystal crystal numbers

Kristalliserings-•warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 1260 1260 1260 1260Crystallization • heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 1260 1260 1260 1260

DoorzakkingsonderzoekSagging research

Uitbuiging in mm bij °C gedurende \ uur 1000 0 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0 0 1200 0 0,2 0,2 0 0 0 .Deflection in mm at ° C for \ hour 1000 0 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0 0 1200 0 0.2 0.2 0 0 0.

1250 0,2 1,6 0,9 0,5 0 0,71250 0.2 1.6 0.9 0.5 0 0.7

Plaatweerstand (-Π-/θ) na "P" stimulering bij | uur bij °C_ 1000 27 29 28 29 28 26 iioo 578898 1200 2 2 2 2 2 2 3000302Plate resistance (-Π- / θ) after "P" stimulation at | hour at ° C_ 1000 27 29 28 29 28 26 iioo 578898 1200 2 2 2 2 2 2 3000 302

Tabel III (vervolg)Table III (continued)

Voorbeeld 31 32 33 3h 35 36Example 31 32 33 3h 35 36

Mol./5Mol./5

Si02 25,0 20,0 23,0 20,0 25,0 A1203 21,0 22,5 23,1 20,0 16,7 B203 1*0,0 ^2,5 33,5 50,0 50,0Si02 25.0 20.0 23.0 20.0 25.0 A1203 21.0 22.5 23.1 20.0 16.7 B203 1 * 0.0 ^ 2.5 33.5 50.0 50, 0

MgO 1M 15,0 15,1+ 10,0 8,3MgO 1M 15.0 15.1+ 10.0 8.3

Al203/Mg0 1,5 1,5 1,5 2 2Al203 / Mg0 1.5 1.5 1.5 2 2

Glasuiterlijk helder helder helder opaal enige kristallenGlass appearance clear clear clear opal single crystals

Kristalliserings- warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 12Ö0 1260 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 12Ö0 1260 1260

DoorzakkingsonderzoekSagging research

Ui-tbuiging in mm bij °C gedurende \ uur 1000 000 1100 000 0,2 0 1200 2,8 >3 2,6 0,5 0,6 1250 - > 3 >3Deflection in mm at ° C for \ hour 1000 000 1100 000 0.2 0 1200 2.8> 3 2.6 0.5 0.6 1250 -> 3> 3

Plaatveerstand {XlJΠ) na "P" stimulering bij § uur bij °C_ 1000 33 35 1100 9 9 9 9 10 1200 o 8000302Plate spring resistance (XlJΠ) after "P" stimulation at § hour at ° C_ 1000 33 35 1100 9 9 9 9 10 1200 o 8000302

Tabel IVTable IV

Voorbeeld 36 37 38 39 1+0 1+1 37Example 36 37 38 39 1 + 0 1 + 1 37

Mol.%Mol.%

Si02 25,0 25,0 25,0 15,7 15,7 15,7 A1203 16,7 16,7 16,7 28,7 28,7 28,7 B203 50,0 50,0 50,0 1+1,3 1+1,3 1+1,3 EO 8,8 8,8 8,8 9,3 9,3 11,3Si02 25.0 25.0 25.0 15.7 15.7 15.7 A1203 16.7 16.7 16.7 28.7 28.7 28.7 B203 50.0 50.0 50.0 1+ 1.3 1 + 1.3 1 + 1.3 EO 8.8 8.8 8.8 9.3 9.3 11.3

MgO 3,3 3,3 3,3 9,3 9,3 11,3MgO 3.3 3.3 3.3 9.3 9.3 11.3

CaO 5,0CaO 5.0

SrO 5,0SrO 5.0

BaO 5,0 A1203 2 2 2 3,1 3,1 2,5 5,0 3,0BaO 5.0 A1203 2 2 2 3.1 3.1 2.5 5.0 3.0

Nb205Nb205

Ta205 - 5,0Ta205 - 5.0

Glasuiterlijk opaal helder helder helder enige helder kristallenGlass appearance opal clear clear clear some clear crystals

Kristalliserings-warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 1260 1200 1260 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 1260 1200 1260 1260

Uitbuiging in mm bij °C gedurende l uur 1000 0 0 0 0 1100 0 0,8 0,9 0,5 1200 0,9 0,6 0,2 >3 2,1 2,1 1250 1+ ,0 1+ ,0 2,0Deflection in mm at ° C for 1 hour 1000 0 0 0 0 1100 0 0.8 0.9 0.5 1200 0.9 0.6 0.2> 3 2.1 2.1 1250 1+, 0 1+ , 0 2.0

Plaatweerstand (-Π-/O ) na "P" stimulering bij ü uur bij °C_ 1000 28 33 27 29 1+7 30 1100 382 8 1200 2 1+ 2 8000302Plate resistance (-Π- / O) after "P" stimulation at ü hour at ° C_ 1000 28 33 27 29 1 + 7 30 1100 382 8 1200 2 1+ 2 8000302

Tabel IV (vervolg)Table IV (continued)

Voorbeeld 1+2 1+3 kb 1+5 1+6 1+7 38Example 1 + 2 1 + 3 kb 1 + 5 1 + 6 1 + 7 38

Mol.%Mol.%

Si02 20,0 20,0 25,0 22,5 15,7 22,5SiO2 20.0 20.0 25.0 22.5 15.7 22.5

A1203 20,0 16,7 13,3 21 ,7 2hj 21JA1203 20.0 16.7 13.3 21.7 2hj 21J

B203 50,0 55,0 55,0 1+5,0 1+7,3 1+5,0 RO 10,0 8,3 6,7 8,8 12,3 10,8B203 50.0 55.0 55.0 1 + 5.0 1 + 7.3 1 + 5.0 RO 10.0 8.3 6.7 8.8 12.3 10.8

MgO 5,0 3,3 8,8 7,3 5,8MgO 5.0 3.3 8.8 7.3 5.8

CaOCaO

SrO 5,0 5,0 6,7 5,0 5,0SrO 5.0 5.0 6.7 5.0 5.0

BaOBaO

Al203/R0 2 2 2 2,5 2 2Al203 / R0 2 2 2 2.5 2 2

La203 2,0 2,0La203 2.0 2.0

Nb205Nb205

TagO^TagO ^

Glasuiterlijk enige helder helder helder enige helder kristallen kristallenGlass appearance some clear clear clear some clear crystal crystals

Krist alliserings-warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 101+0 1260 1260 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 101 + 0 1260 1260 1260

DoorzakkingsonderzoekSagging research

Uitbuiging in mm bij °C gedurende g uur 1000 0 0 0,1 0 0 0 1100 0,1 0,0 0 0 0 1200 1,0 0,8 3,5 0,7 0,8 1250 1+,3 5,0 1+,0 3,5Deflection in mm at ° C for g hours 1000 0 0 0.1 0 0 0 1100 0.1 0.0 0 0 0 1200 1.0 0.8 3.5 0.7 0.8 1250 1 +, 3 5 , 0 1 +, 0 3.5

Plaatweerstand (JTL/q ) na "P" stimulering bij \ uur bij °C_ 1000 32 33 30 30 31 32 1100 9 11 9 8 1200 8000302Plate resistance (JTL / q) after "P" stimulation at \ hour at ° C_ 1000 32 33 30 30 31 32 1100 9 11 9 8 1200 8000 302

Tabel IV (vervolg)Table IV (continued)

Voorbeeld 1*8 1*9 50 51 52 39 Μοί.ίExample 1 * 8 1 * 9 50 51 52 39 Μοί.ί

Si02 25,0 25,0 15,7 15,7 10,0 A1203 23,3 23,3 2kj 2kj 30,0 B203 1*0,0 itO,0 47,3 1+7,3 1*5,0 RO 9,7 11,7 12,3 7,3 10,0Si02 25.0 25.0 15.7 15.7 10.0 A1203 23.3 23.3 2KJ 2KJ 30.0 B203 1 * 0.0 ITO, 0 47.3 1 + 7.3 1 * 5.0 RO 9.7 11.7 12.3 7.3 10.0

MgO 9,7 6,7 7,3 7,3 10,0MgO 9.7 6.7 7.3 7.3 10.0

CaOCaO

SrO 5,0SrO 5.0

BaO . 5,0 A1203/R0 2,4 2 2 3,1* 3BaO. 5.0 A1203 / R0 2.4 2 2 3.1 * 3

La203 2,0 5,0 "V5La203 2.0 5.0 "V5

Ta20? 5,0Ta20? 5.0

Glasuiterlijk helder helder enige helder enige kristallen kristallenGlass appearance clear clear some clear some crystal crystals

Kristalliserings-varmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 1260 1260 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 1260 1260 1260

DoorzakkingsonderzoekSagging research

Uitbuiging in mm bij °C gedurende \ uur 1000 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0,5 1200 1 ,3 0,3 0,3 0,8 1*,6 1250 5,0 2,9 1*,5Deflection in mm at ° C for \ hour 1000 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0.5 1200 1, 3 0.3 0.3 0.8 1 *, 6 1250 5.0 2.9 1 *, 5

Plaatweerstand ( -A-/o) na "P" stimulering bij l uur bij °C_ 1000 32 32 35 36 30 1100 9 8 9 9 1200 8000302Plate resistance (-A- / o) after "P" stimulation at 1 hour at ° C_ 1000 32 32 35 36 30 1100 9 8 9 9 1200 8000 302

Tabel IV (vervolg)Table IV (continued)

Voorbeeld 53 5l+ 55 56 57 l+oExample 53 5l + 55 56 57 l + o

Mol.#Mol. #

Si02 15,0 15,0 15,0 22,5 20,0 A1203 31 ,7 16,7 21J 21 ,7 20,0 B203 . 37,5 60,0 52,5 1+5,0 50,0 RO 10,8 8,3 9,5 9,5 5,0SiO2 15.0 15.0 15.0 22.5 20.0 A1203 31.7 16.7 21J 21.7 20.0 B203. 37.5 60.0 52.5 1 + 5.0 50.0 RO 10.8 8.3 9.5 9.5 5.0

MgO 10,8 3,3 5,8 5,8 5,0MgO 10.8 3.3 5.8 5.8 5.0

CaOCaO

SrO 5,0SrO 5.0

BaOBaO

A1203/R0 3 2,0 3,7 3,7 1+A1203 / R0 3 2.0 3.7 3.7 1+

Lsl2°3 5,0Lsl2 ° 3 5.0

Nb2°5 fa205 5,0 5,0 5,0Nb2 ° 5 fa205 5.0 5.0 5.0

Glasuiterlijk enige enige opaal enige enige kristallen kristallen kristallen kristallenGlass appearance only single opal only single crystal crystals crystal crystals

Kristalliserings-warmtestimulering °C gedurende 16 uur 700 700 700 700 700 + °C gedurende 1 uur 1260 1260 1260 1260 1260Crystallization heat stimulation ° C for 16 hours 700 700 700 700 700 + ° C for 1 hour 1260 1260 1260 1260 1260

DoorzakkingsonderzoekSagging research

Uitbuiging in mm bij °C gedurende \ uur 1000 0 0 0 0 0 1100 0,5 o 0 0 o 1200 3,0 1,3 0,6 0,6 o 1250 >3 >3 >3 >3Deflection in mm at ° C for \ hour 1000 0 0 0 0 0 1100 0.5 o 0 0 o 1200 3.0 1.3 0.6 0.6 o 1250> 3> 3> 3> 3

Plaatweerstand ( Si./O) na "P" stimulering bij g uur bij °C_ 1000 28 36 37 31 3¾ 1100 10 10 99 1200 80 0 0 3 0 2, ύΐPlate resistance (Si./O) after "P" stimulation at g hours at ° C_ 1000 28 36 37 31 3¾ 1100 10 10 99 1200 80 0 0 3 0 2, ύΐ

Voorbeeld LVIIIExample LVIII

Deel APart A.

l*50g van zeer zuivere glasmengselmaterialen worden gesmolten in een platina smeltkroes bij 1260°C gedurende ongeveer 5 5 tot 6 uur in een elektrische oven onder een luchtatmosfeer en van tijd tot tijd met de hand roeren om een heldere, gesmolten, homogeen glas te geven met de volgende samenstelling:1 * 50g of high purity glass mixture materials are melted in a platinum crucible at 1260 ° C for about 5-6 hours in an electric oven under an air atmosphere and stir by hand from time to time to give a clear, melted, homogeneous glass with the following composition:

Bestanddeel Mol.%Ingredient Mol.%

Si02 b2,9 10 b2o3 29,6 ai2o3 19,0SiO 2 b2.9 10 b2o3 29.6 ai2o3 19.0

Aardalkali oxi den 8,5Earth alkali oxides 8.5

BaO 5,¾BaO 5, ¾

MgO 3,1 15 A1203MgO 3.1 15 A1203

Aardalkalioxiden 2,23Alkaline earth oxides 2.23

Het gesmolten glas wordt uit de oven verwijderd en gegoten in een stalen gietvorm (bij kamertemperatuur), voorzien van een cilindrische holte met een diepte van 6,3 cm en een diameter Van 20 6,3 cm. Wanneer het glas er gestold uitziet en zelfdragend, wordt het onmiddellijk overgebracht naar een warmtestimuleeroven met een temperatuur van 720°C, en onderworpen aan de volgende kristalliserings-warmtestimulering.The molten glass is removed from the oven and poured into a steel mold (at room temperature), which has a cylindrical cavity with a depth of 6.3 cm and a diameter of 6.3 cm. When the glass looks solid and self-supporting, it is immediately transferred to a heat stimulation furnace at a temperature of 720 ° C and subjected to the following crystallization heat stimulation.

Deel BPart B

25 De glascilinder van deel A wordt op 720°C gehouden ge durende 16 uur. De temperatuur wordt dan verhoogd tot 1200°C en gedurende een uur gehandhaafd. De oven wordt dan uitgeschakeld en kan afkoelen tot kamertemperatuur. De verkregen, niet poreuze, keramische glascilinder bezit een melkwit ondoorzichtig uiterlijk.The Part A glass cylinder is held at 720 ° C for 16 hours. The temperature is then raised to 1200 ° C and maintained for an hour. The oven is then turned off and can cool to room temperature. The resulting non-porous ceramic glass cylinder has a milky-white opaque appearance.

30 Het keramische glasmateriaal wordt gelijkmatig gemalen tot 3,8 cm diameter onder gebruikmaking van een schuurwiel, en in plakken gesneden met een diamantzaag tot een aantal dunne keramische glasplaatjes met een dikte tussen 1,02 en 2,5¾ mm.The ceramic glass material is evenly ground to 3.8 cm in diameter using a sanding wheel, and sliced with a diamond saw to form a number of thin ceramic glass plates between 1.02 and 2.5 mm in thickness.

Deel CPart C.

35 Het vlakke diffusiestimuleren wordt tot stand gebracht door het plaatsen van een deel van de keramische glasplaatjes van 8000302 k2 het deel B op een afstand van 3,2 tot 6,U mm evenwijdig tegenover de siliciumplaatjes, die moeten worden gestimuleerd.De keramische glasplaatjes en de siliciumplaatjes zijn aangebracht in van een aantal sleuven voorziene, gesmolten siliciumoxidebakken door het 5 afwisselend plaatsen van een keramisch glasplaatje, enz. Het algemene samenstel is weergegeven in fig. 3.The planar diffusion stimulation is accomplished by placing a portion of the 8000302 k2 ceramic glass slides part B at a distance of 3.2 to 6.0 mm parallel to the silicon wafers to be stimulated. the silicon wafers are disposed in a plurality of slotted molten silicon oxide trays by alternately placing a ceramic glass wafer, etc. The general assembly is shown in Fig. 3.

De bij dit voorbeeld gebruikte siliciumplaatjes zijn oorspronkelijk van de N soort, en bezitten een weerstand van ongeveer 0,1 tot 0,5 ohm-cm.The silicon wafers used in this example are originally of the N type, and have a resistance of about 0.1 to 0.5 ohm-cm.

10 Het samenstel wordt geplaatst in een diffusieoven, waarbij stikstofgas doordoorheen wordt geleid als een inert draaggas, zoals weergegeven in fig. 3, met de snelheid van een standaard liter/ minuut, waarbij de stimuleerperiode een half uur is bij een temperatuur van 1150°C.The assembly is placed in a diffusion oven, nitrogen gas being passed through it as an inert carrier gas, as shown in Fig. 3, at the rate of a standard liter / minute, the stimulation period being half an hour at a temperature of 1150 ° C .

15 Aan het einde van deze diffusiestimuleerperiode, wordt het siliciumplaatje afgekoeld tot kamertemperatuur. Het siliciumplaatje wordt dan geëtst in verdund fluorwaterstofzuur voor het verwijderen van de glasachtige laag. Het siliciumplaatje wordt onderzocht, waarbij slechts een net zichtbare vlek op het oppervlak aanduidt, 20 dat weinig boriumsilicide aanwezig is.At the end of this diffusion stimulation period, the silicon wafer is cooled to room temperature. The silicon wafer is then etched in dilute hydrofluoric acid to remove the glassy layer. The silicon wafer is examined, with only a just visible spot on the surface indicating that little boron silicide is present.

Het oppervlak van de gestimuleerde siliciumplaatjes vertoont een P geleidbaarheid. Het onderzoek van het oppervlak van de gestimuleerde plaatjes wordt uitgevoerd met een vierpuntsgeleid-baarheidstaster. De oppervlakteweerstand is ongeveer U ohm in het 25 vierkant. De lichte vlek maakt het meten van de oppervlaktegeleid-baarheid niet onmogelijk.The surface of the stimulated silicon wafers has a P conductivity. The examination of the surface of the stimulated platelets is performed with a four-point conductivity probe. The surface resistance is approximately U ohm in the square. The light spot does not make it possible to measure the surface conductivity.

De gestimuleerde plaatjes (zelfs deze dunne plaatjes met een dikte van 1,02 mm) zijn niet ingezakt of anderszins fysisch vervormd aan het einde van de diffusiestimuleerwerkwijze om ze 30 zodoende ongeschikt te maken voor het verder vlak stimuleren. Bij het stimuleren van een N germanium halfgeleider volgens de uitvinding, worden iets lagere temperaturen gebruikt, omdat germanium smelt bij 937°C.The stimulated plates (even these thin plates with a thickness of 1.02 mm) are not collapsed or otherwise physically deformed at the end of the diffusion stimulation process so as to make them unsuitable for further plane stimulation. When stimulating an N germanium semiconductor according to the invention, slightly lower temperatures are used, because germanium melts at 937 ° C.

De voorgaande stimulaties worden herhaald, behalve dat 35 gedurende de laatste 5 tot 10 minuten van de stimuleerperiode zuurstofgas in de plaats wordt gesteld van het stikstofgas met 8000302 dezelfde stromingssnelheid. Onder deze omstandigheden is nog een lichte vlek zichtbaar op het silicium na de stimulatie, welke vlek echter volledig wordt verwijderd door het etsen met fluorwaterstof-zuur. De resulterende oppervlakteweerstand van het gestimuleerde 5 silicium is ongeveer ohm in het vierkant.The previous stimulations are repeated, except that for the last 5 to 10 minutes of the stimulation period, oxygen gas is substituted for the nitrogen gas at 8000302 at the same flow rate. Under these conditions, a light spot is still visible on the silicon after stimulation, which spot, however, is completely removed by hydrofluoric acid etching. The resulting surface resistance of the stimulated silicon is approximately ohms square.

Voorbeeld LIXExample LIX

Deel APart A.

De volgende tabel toont de verlengde levensduur aan van de stimuleermiddelbronnen volgens de uitvinding, zelfs na lang-10 durige perioden van zware stimuleeromstandigheden van tijd en temperatuur. De uitdrukking "stimuleertijd", zoals gebruikt in de beschrijving, heeft betrekking op de totale periode, gedurende welke de bepaalde stimuleermiddelbron is gebruikt voor het doelmatig stimuleren. Bij vele toepassingen is de bruikbare levensduur 15 van de stimuleermiddelbron niet overschreden, zelfs niet na 8Ó0 uur stimuleert!jd.The following table demonstrates the extended life of the stimulant sources of the invention even after long periods of severe stimulating conditions of time and temperature. The term "stimulation time," as used herein, refers to the total period of time during which the particular stimulant resource has been used for effective stimulation. In many applications, the useful life of the stimulant source is not exceeded, even after 80 hours of stimulation.

In de volgende tabel A is de temperatuur voor de bekende stimuleertijd dezelfde als de temperatuur voor het weergegeven stimuleeronderzoek. De stimuleermaterialen en werkwijzen zijn die, 20 welke zijn weergegeven in voorbeeld LVIII, waarbij de tijd en de t emp e r at uren., hi erna zijn weergegeven.In the following Table A, the temperature for the known stimulation time is the same as the temperature for the displayed stimulation study. The stimulation materials and methods are those shown in Example LVIII, with the time and emp r at hours shown below.

Tabel ATable A

Stimuleertijd in Temperatuur Plaatweerstand (il/a) uren (voor dit °C na "P" stimulatie onderzoek) tijd (uur) 1A 1/2 1 2 1*5 875 238 ΓΠ ΓΪ5 86 61* 925 107 78 56 ^3 30 820 975 52 39 32 2k 735 1025 31 21 16 12 6k 1075 A 10 7 61* 1125 75 172 1150 b 3 35 132 1175 b 3 59 1200 3 2 8000302 ‘t 1*1*Stimulation Time in Temperature Plate Resistance (il / a) Hours (for this ° C after "P" Stimulation Test) Time (hours) 1A 1/2 1 2 1 * 5 875 238 ΓΠ ΓΪ5 86 61 * 925 107 78 56 ^ 3 30 820 975 52 39 32 2k 735 1025 31 21 16 12 6k 1075 A 10 7 61 * 1125 75 172 1150 b 3 35 132 1175 b 3 59 1200 3 2 8000302 't 1 * 1 *

Aan het einde van de in tabel A weergegeven onderzoekingen, zijn de stimuleermiddelplaatjes niet doorgezakt of anderszins fysisch, vervormd om ze zodoende ongeschikt te maken voor het verdere vlak stimuleren. Het fysische uiterlijk van het stimuleermiddelplaatje 5 is in hoofdzaak dezelfde als voordat enige stimulatie heeft plaatsgevonden, waarbij het plaatje nog doelmatig is voor het stimuleren aan het einde van de onderzoekingen, hoewel het plaatje niet is behandeld of op een of andere wijze verjongd.At the end of the studies shown in Table A, the stimulant platelets are not sagged or otherwise physically deformed to make them unsuitable for further stimulation. The physical appearance of the stimulant wafer 5 is essentially the same as before any stimulation has taken place, the wafer still being effective for stimulation at the end of the studies, although the wafer has not been treated or somehow rejuvenated.

De siliciumplaatjes, die zijn gestimuleerd met stimuleer-10 middelen, die een levensduur bezitten van meer dan 150 tot 200 uur, bezitten verder geen donkere vlek daarop, die aangeeft dat weinig of geen borium silicide samenstelling aanwezig is op het oppervlak. In de gevallen, dat een lichte vlek toch optreedt, kan deze worden verwijderd door de werkwijze van het toelaten van zuurstofgas tot 15 de stimuleeroven aan het einde van de stimuleerperiode, gevolgd door een etsen met fluorwaterstofzuur.The silicon wafers stimulated with stimulants having a life of more than 150 to 200 hours further have no dark spot thereon, indicating that little or no boron silicide composition is present on the surface. In cases where a light spot does occur, it can be removed by the method of admitting oxygen gas to the stimulation furnace at the end of the stimulation period, followed by etching with hydrofluoric acid.

Deel BPart B

Ten einde de beginselen van de derde uitvoeringsvorm van de uitvinding verder te verduidelijken, worden stimuleerwerkwijzen 20 en materialen, zoals gebruikt in deel A van dit voorbeeld (behalve dat het silicium, dat wordt gestimuleerd, oorspronkelijk een N weerstand bezit van 1* tot 7 ohm-cm) toegepast. De tijd is een half uur, waarbij de bepaalde stimuleérmiddelbron een voorgaande stimuleert! jd heeft' gehad,zoals aangegeven, bij dezelfde temperatuur 25 als de weergegeven onderzoekingstemperatuur. De stimulatie wordt bij tenminste twee onderzoekingstemperaturen van 975°C en 1025°C uitgevoerd. De resultaten zijn weergegeven in de volgende tabel B.In order to further clarify the principles of the third embodiment of the invention, stimulation methods and materials, as used in part A of this example (except that the silicon being stimulated, originally has an N resistance of 1 * to 7 ohms -cm) applied. The time is half an hour, with the particular stimulant source stimulating a previous one! jd, as indicated, at the same temperature as the displayed test temperature. The stimulation is performed at at least two test temperatures of 975 ° C and 1025 ° C. The results are shown in the following table B.

* 8000302 1+5* 8000302 1 + 5

Tabel BTable B

Voorgaande stimuleer- Plaatveerstand (il/Ci) Plaatveerstand (ll/O ) tijd na P stimulatie bij na P stimulatie bij _975°C gedurende j uur_1025°C gedurende \ uur 0 39 21 25 37 18 50 36 21 75 36 21 100 21 125 39 20 150 37 22 175 200 1+0 22 225 39 21 250 21 275 21 300 39 21 325 350 375 39 21 1+00 1+25 1+1 22 1+50 1+75 !+0 22 500 525 550 1+0 23 575 600 625 fcl 23 725 37 21 825 39 8000302 1*6Previous Stimulate Plate Spring Resistance (il / Ci) Plate Spring Resistance (ll / O) Time After P Stimulation At After P Stimulation At _975 ° C For J Hour_1025 ° C For \ Hour 0 39 21 25 37 18 50 36 21 75 36 21 100 21 125 39 20 150 37 22 175 200 1 + 0 22 225 39 21 250 21 275 21 300 39 21 325 350 375 39 21 1 + 00 1 + 25 1 + 1 22 1 + 50 1 + 75! +0 22 500 525 550 1 +0 23 575 600 625 fcl 23 725 37 21 825 39 8000 302 1 * 6

Aan het einde van deze onderzoekingsperioden is geen van de stimuleermiddelplaatjes (zelfs de dunne plaatjes met een dikte van 1,02 mm) ineengezakt, waarbij de plaatjes een vlakke gedaante behouden, die geschikt is voor aanvullend vlak stimuleren.At the end of these study periods, none of the stimulant platelets (even the thin platelets of 1.02 mm thickness) have collapsed, the platelets retaining a flat shape suitable for additional planar stimulation.

5 Het fysische uiterlijk van de stimuleermiddelplaatjes is in hoofdzaak dezelfde als voor de stimulatie, waarbij de plaatjes nog doelmatig zijn voor het stimuleren aan het einde van deze onderzoekingen, hoewel de stimuleermiddelplaatjes niet op een of andere wijze zijn gestimuleerd of verjongd.The physical appearance of the stimulant platelets is essentially the same as for the stimulation, with the platelets still effective for stimulation at the end of these studies, although the stimulant platelets have not been stimulated or rejuvenated in any way.

10 De siliciumplaatjes, die zijn gestimuleerd met de stimuleermiddelen, voorzien van een levensduur van meer dan ongeveer 150 uur, bezitten verder geen donkere vlek daarop, hetgeen weinig of geen boriumsilicidesamenstelling op het oppervlak aanduidt.The silicon wafers stimulated with the stimulants having a life of more than about 150 hours further have no dark spot thereon, indicating little or no boron silicide composition on the surface.

15 Voorbeelden LX - LXIII15 Examples LX - LXIII

Ten einde de beginselen van de derde uitvoeringsvorm van de uitvinding verder te verduidelijken, worden verschillende barium aluminosilicaat keramische glasbronnen voor stimuleermiddel gemaakt en op hun waarde onderzocht met de werkwijzen volgens 20 voorbeeld LVIII. De resultaten zijn weergegeven in de volgende tabel V.In order to further clarify the principles of the third embodiment of the invention, various barium aluminosilicate ceramic glass sources for stimulant are made and tested for their value by the methods of Example LVIII. The results are shown in the following table V.

8000302 478000 302 47

Tabel VTable V

Voorbeeld 6θ 61 62 63Example 6θ 61 62 63

Mol.JÏMol. JI

Si02 46,8 55,0 55,0 48,0 ai2o3 20,6 11,0 17,0 13,0 B203 25,¾ 30,0 20,0 35,0Si02 46.8 55.0 55.0 48.0 ai2o3 20.6 11.0 17.0 13.0 B203 25.¾ 30.0 20.0 35.0

Aardalkalioxiden 7,3 4,0 8,0 4,0Alkaline earth oxides 7.3 4.0 8.0 4.0

BaO 5,5 3,0 5,0 3,0BaO 5.5 3.0 5.0 3.0

MgO 1,7 1,0 3,0 1,0 A1203/aardalkalioxiden 2,85 2,75 2,13 3,25MgO 1.7 1.0 3.0 1.0 Al2 O3 / alkaline earth oxides 2.85 2.75 2.13 3.25

Glasuiterlijk helder helder helder helderGlass appearance clear clear clear clear

Kristalliserings- warmtestimulering °C gedurende (uur) 720(64) 720(16) 720(16) 720(16) + °C gedurende (uur) 1200(1) 1200(3) 1200(3) 1200(3)Crystallization heat stimulation ° C for (hours) 64 (720) 720 (16) 720 (16) 720 (16) + ° C for (hours) 1200 (1) 1200 (3) 1200 (3) 1200 (3)

Plaatweerstand (fl/n) na "P" stimulering bij l uur bij °C_ 1000 1100 1150 4,3 3,9 4,0 3,9 1200Plate resistance (fl / n) after "P" stimulation at 1 hour at ° C_ 1000 1100 1150 4.3 3.9 4.0 3.9 1200

In elk van de voorbeelden LVIII - LXIII, is de toestand en het uiterlijk van de stimuleermiddelbron na de stimulatie in hoofdzaak dezelfde als voor de stimulatie. Er is geen doorzakking of andere fysische vervorming, zelfs niet voor de dunne plaatjes 5 met een dikte van 1,02 mm, hetgeen de plaatjes ongeschikt zou maken voor het verder vlak stimuleren.In each of Examples LVIII-LXIII, the state and appearance of the stimulant source after the stimulation is essentially the same as before the stimulation. There is no sag or other physical deformation, even for the thin plates 5 with a thickness of 1.02 mm, which would make the plates unsuitable for further flat stimulation.

De voorgaande onderzoekingsresultaten tonen aan, dat de samenstellingen volgens de uitvinding gemakkelijk worden gevormd met keramische glaswerkwijzen en doelmatig worden gestimuleerd bij 10 temperaturen tot 1200°C met een struktureel vermogen en een lange levensduur. Uit de voorgaande gegevens is het ook duidelijk, dat 80 0 0 3 0 2' U8 de bereiken van samenstellingen zijn uitgebreid en verbeterd ten opzichte van andere uitvoeringsvormen van de uitvinding, zoals weergegeven in de voorbeelden I - LVII. De voorbeelden LVIÏI-LXIII tonen aan, dat een glassmelt-, keramische glasvormings-5 en boriumstimuleerdoelmatigheid kan worden verkregen met een relatief hoog gehalte aan· SiO^ en relatief lage gehalten aan BgO^ voor het handhaven van een bestuurde mate van boriumstimuleren bij hoge temperaturen voor het verminderen van de neiging tot vlekvorming op het gestimuleerde silicium als gevolg van de 10 opeenhoping van een overmaat borium, hetgeen resulteert in een isolerende afzetting van boriumsilicide. Het BaO gehalte (met of zonder andere aardalkalibestanddelen, zoals MgO) wordt geacht verantwoordelijk te zijn voor deze verrassende en onverwachte verlenging van de levensduur en verbetering van het samen-15 stellingsbereik.The foregoing research results show that the compositions of the invention are easily formed by ceramic glass processes and are efficiently stimulated at temperatures up to 1200 ° C with structural capability and long life. From the foregoing data, it is also clear that the ranges of compositions have been extended and improved over other embodiments of the invention, as shown in Examples I-LVII. Examples LVII-LXIII demonstrate that glass melting, ceramic glass-forming and boron stimulating efficiency can be obtained with a relatively high content of SiO2 and relatively low levels of BgO2 to maintain a controlled rate of boron stimulating at high temperatures. to reduce the tendency to stain on the stimulated silicon due to the accumulation of an excess of boron, resulting in an insulating deposit of boron silicide. The BaO content (with or without other alkaline earth constituents, such as MgO) is believed to be responsible for this surprising and unexpected prolongation of the life and improvement of the composition range.

Het zal duidelijk zijn dat veranderingen en verbeteringen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.It will be understood that changes and improvements can be made without departing from the scope of the invention.

f 5 8000302f 5 8000302

Claims (8)

1. Werkwijze voor het stimuleren van een halfgeleider door het op een verhoogde temperatuur hoven 1050°C in dampfase verbinding met een halfgeleider houden van een vaste, borium-5 bevattende, stimuleermiddelbron gedurende een tijd, die voldoende is voor het vormen van een gebied met P geleidbaarheid in de halfgeleider, met het kenmerk, dat de stimuleermiddelbron een keramisch glaslichaam is, gevormd door het ter plaatse thermisch kristalliseren van een barium-alumino-borosilicaatglas, gevormd 10 uit een samenstelling, die minder dan ongeveer 0,5 mol./? alkali - metaaloxiden bevat, en in mol.# in hoofdzaak bestaat uit 15-1*0 SiOg, 15-30 A1203, 20-60 B203, 0-5 La^, 0-5 HbgOj, 0-5 Ta^ en 5-25 aardalkalioxiden, die in mol,# van 0-15 MgO, 0-10 CaO, 0-10 SrO en/of 0-10 BaO omvatten, waarbij de verhouding van Al^^ 15 tot aardalkalioxiden in het bereik ligt van 1,5 tot het keramische glaslichaam stijf en in afmetingen stabiel is bij temperaturen, die 1050°C gedurende de stimuleertijd overschrijden, en het lichaam in dampfase verbinding met de halfgeleider wordt gehouden in een kamer, die is verwarmd tot een verhoogde temperatuur.A method of stimulating a semiconductor by holding vapor phase compound 1050 ° C at an elevated temperature with a semiconductor holding a solid boron-5-containing stimulant source for a time sufficient to form an area with P conductivity in the semiconductor, characterized in that the stimulant source is a ceramic glass body formed by the on-site thermal crystallization of a barium-alumino-borosilicate glass formed from a composition less than about 0.5 mol. alkali metal oxides, and in moles # mainly consists of 15-1 * 0 SiOg, 15-30 Al2 O3, 20-60 B2 O3, 0-5 La2 O, 0-5 HbgOj, 0-5 Ta2 and 5- Alkaline earth oxides, comprising in moles, # of 0-15 MgO, 0-10 CaO, 0-10 SrO and / or 0-10 BaO, the ratio of Al 2 3 to alkaline earth oxides being in the range of 1.5 until the ceramic glass body is rigid and dimensionally stable at temperatures exceeding 1050 ° C during the stimulation time, and the vapor phase body is held in communication with the semiconductor in a chamber heated to an elevated temperature. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de glassamenstelling in mol.# in hoofdzaak bestaat uit meer dan kO-55 SiOg, 10-30 A1203, 20-U0 B203 en 5-15 aardalkalioxiden, waarbij BaO aanwezig is in de hoeveelheid van 3-15 mol.#, en de verhouding van A1203 tot aardalkalioxiden in het bereik ligt van 25 2 tot k.2. Process according to claim 1, characterized in that the glass composition in mol # mainly consists of more than kO-55 SiOg, 10-30 Al2 O3, 20-U0 B203 and 5-15 alkaline earth oxides, where BaO is present in the amount of 3-15 mol. #, and the ratio of Al2 O3 to alkaline earth oxides is in the range of 2 to k. 3. Keramisch glaslichaam, verkregen door het ter plaatse thermisch kristalliseren van een thermisch te kristalliseren glas, gevormd uit een barium-alumino-borosilicaatglassamenstelling, met het kenmerk, dat de glassamenstelling in mol.# in hoofdzaak 30 bestaat uit meer dan h0 en tot 60 Si02, 10-30 A1203» 20-40 BgO^ 3-20 aardalkalioxiden, gekozen uit de groep, bestaande uit BaO, MgO, CaO, SrO en mengsels daarvan, waarbij BaO aanwezig is in de hoeveelheid van 1-15 mol.#, en de verhouding van A1203 tot aardalkalioxiden in het bereik ligt van 1,5 tot k.Ceramic glass body, obtained by the on-site thermal crystallization of a thermally crystallizable glass, formed from a barium-alumino-borosilicate glass composition, characterized in that the glass composition in moles # essentially consists of more than 10 and up to 60 SiO 2, 10-30 Al 2 O 3 »20-40 BgO 3-20 alkaline earth oxides selected from the group consisting of BaO, MgO, CaO, SrO and mixtures thereof, wherein BaO is present in the amount of 1-15 mol. and the ratio of Al 2 O 3 to alkaline earth oxides ranges from 1.5 to k. 35 U. Lichaam volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de samenstelling in mol.# in hoofdzaak bestaat uit meer dan ^0 en tot 8000302 iU. Body according to claim 3, characterized in that the composition in moles # mainly consists of more than 0 and up to 8000302. 55 SiOgj 10-30 AlgO^j 20-1+0 Β,,Ο^ en 5-15 aardalkalioxiden, waarbij de verhouding van Al^ tot aardalkalioxiden in het bereik ligt van 2 tot 1+.55 SiOgj 10-30 AlgO 2, 20-1 + 0 Β, ΟΟ, and 5-15 alkaline earth oxides, the ratio of Al 2 to alkaline earth oxides being in the range of 2 to 1+. 5· Lichaam volgens conclusie 3 of 1+, gekenmerkt door een 5 stimuleenniddelbron voor het dampfasetransport van ver hoogde temperaturen, waarbij het lichaam een stijve dunne schijf is en in afmetingen stabiel gedurende het stimuleren bij verhoogde temperaturen.Body according to claim 3 or 1, characterized by a stimulant source for vapor phase transport of elevated temperatures, the body being a rigid thin disc and stable in size during stimulation at elevated temperatures. 6. Werkwijze in hoofdzaak zoals in de beschrijving 10 beschreven en in de tekening weergegeven.6. Method substantially as described in description 10 and shown in the drawing. 7. Keramisch glaslichaam in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven. 80003027. Ceramic glass body substantially as described in the description and shown in the drawing. 8000302
NL8000302A 1974-01-07 1980-01-17 STIMULATING SEMICONDUCTORS WITH BORIUM. NL8000302A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US431212A US3907618A (en) 1974-01-07 1974-01-07 Process for doping semiconductor employing glass-ceramic dopant
US43121274 1974-01-07
US43121174 1974-01-07
US431211A US3928096A (en) 1974-01-07 1974-01-07 Boron doping of semiconductors
US53486074 1974-12-20
US05/534,860 US3962000A (en) 1974-01-07 1974-12-20 Barium aluminoborosilicate glass-ceramics for semiconductor doping

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8000302A true NL8000302A (en) 1980-05-30

Family

ID=27411715

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7500098A NL7500098A (en) 1974-01-07 1975-01-06 Diffusion of boron into semiconductors - from ceramic glass body acting as source for boron trioxide vapour
NL8000302A NL8000302A (en) 1974-01-07 1980-01-17 STIMULATING SEMICONDUCTORS WITH BORIUM.

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7500098A NL7500098A (en) 1974-01-07 1975-01-06 Diffusion of boron into semiconductors - from ceramic glass body acting as source for boron trioxide vapour

Country Status (1)

Country Link
NL (2) NL7500098A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NL7500098A (en) 1975-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3804608A (en) Method for making glass ceramic materials
TWI789464B (en) Black lithium silicate glass ceramics
US4665039A (en) Porous glass, process for its production and glass material used for the production
US3282770A (en) Transparent divitrified strengthened glass article and method of making it
US6521556B2 (en) Negative thermal expansion glass ceramic
WO2020082328A1 (en) Microcrystalline glass product and microcrystalline glass for electronic equipment cover plate
JP2008273826A (en) Metal colloid-colored glass ceramic and colorless glass convertible into the same glass ceramic
Kržmanc et al. Effect of a TiO 2 nucleating agent on the nucleation and crystallization behavior of MgO–B 2 O 3–SiO 2 glass
JP2001172048A (en) Negative thermal expandable glass ceramic and method for producing the same
TWI828718B (en) Methods of ceramming glass articles having improved warp
JPH04270137A (en) Phosphoric acid glass for glass mold
US4687750A (en) Transparent glass-ceramics containing gahnite
KR20210005590A (en) Method for producing a crystallized glass member having a curved shape
US3467534A (en) Barium silicate glass-ceramic body and method of making it
US3907618A (en) Process for doping semiconductor employing glass-ceramic dopant
JPS62153145A (en) Hydrogen-containing glass microfoam, glass-ceramic and manufacture
US4000998A (en) Spontaneously-formed nepheline-carnegieite glass-ceramics
JP4287119B2 (en) Glass ceramic and method for producing the same
JP2020505311A (en) High refractive index titanium phosphate-niobium glass
TW201837005A (en) Optical glass
US4160672A (en) Glass-ceramics for semiconductor doping
JPS627645A (en) Glass ceramic product and manufacture
US3961969A (en) Glass-ceramics for semiconductor doping
JP2002228861A (en) Optical waveguide element and method for manufacturing the same
EP0105670A1 (en) Lead aluminoborofluorosilicate moldable glasses

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BN A decision not to publish the application has become irrevocable