DE2540053C2 - Method for doping III / V semiconductor bodies - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von HI/V-Halbleiterkörpern, bei dem in ein Diffusionsrohr am einen Ende die Dotierstoffquelle und die Halbleiterkörper eingebracht werden, dann vom anderen Ende her das Diffusionsrohr von einem Reinigungsgas durchströmt wird und dann die Dotierstoffquelle und die Halbleiterkörper auf Verdampfungs- bzw. Diffusionstemperatur gebracht und der restliche Teil des Diffusionsrohres auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden.The invention relates to a method for doping HI / V semiconductor bodies, in which the dopant source and the in a diffusion tube at one end Semiconductor bodies are introduced, then the diffusion tube is flowed through from the other end by a cleaning gas and then the dopant source and the semiconductor body is brought to evaporation or diffusion temperature and the remaining part of the diffusion tube can be kept at a lower temperature.
Unter den verschiedenen Verfahren zum Eindiffundieren von Verunreinigungen in Halbleiterkörper sind Verfahren bekannt, bei denen ein offenes Rohr verwendet wird und bei denen über die Körper in dem Rohr ein Gasstrom geführt wird, der die Verunreiniguns gen in der Dampfphase enthält und der das Rohr einfach durchströmt, und auch Verfahren, bei denen ein geschlossenes Gefäß verwendet wird und nach denen die Halbleiterkörper mit einer Quelle von Verunreinigungen in kondensierter Form in einem verschlossenen ίο Raum angeordnet werden, der auf eine Temperatur " gebracht ist, bei der die Quelle verdampft und die Verunreinigung in die genannten Körper eindiffundiert. Für Scheiben aus Halbleitermaterial, wie den Ill/V-Verbindungen, die die Elemente III und V des Periodischen Systems der Elemente umfassen, deren Zersetzungsdrucke bei den Behandlungstemperaturen oft wichtig sind, ist ein Diffusionsverfahren vorgeschlagen (französische Patentanmeldung 71 42 844), das in einem halbverschlossenen Raum durchgeführt wird, der eine Abflußmöglichkeit über den Durchgang mit einem kalibrierten Querschnitt und einer bestimmten Länge besitzt, was eine Beschränkung des Partialdruckes in dem Raum gestattetAmong the various methods of diffusing impurities into semiconductor bodies are Process known in which an open tube is used and in which over the body in the Pipe a gas stream is guided, which contains the Ververschleißuns conditions in the vapor phase and the pipe simply flows through, and also procedures in which a closed vessel is used and after which the semiconductor body with a source of impurities in condensed form in a sealed ίο space to be arranged at a temperature "is brought, in which the source evaporates and the impurity diffuses into the body mentioned. For wafers of semiconductor material, such as the III / V compounds containing the elements III and V of the Periodic table of the elements include their decomposition pressures at the treatment temperatures are often important, a diffusion process is proposed (French patent application 71 42 844), which in a semi-closed room is carried out, which has a drainage via the passage with a calibrated cross-section and a certain length, which limits the partial pressure in allowed the room
Dieses Verfahren ermöglicht es, unter günstigen Bedingungen in bezug auf die Zuverlässigkeit, Reinheit und Sicherheit in der Vorrichtung die erforderlichen Dotierungskonzentrationsprofile zu erhalten.This method makes it possible, under favorable conditions in terms of reliability, purity and security of obtaining the required doping concentration profiles in the device.
Bei der Massenherstellung von Halbleitervorrichtungen zu möglichst geringen Kosten ist es günstig, die Diffusionsbearbeitungen in einer Mindestzeit durchzuführen und z. B. eine langsame Abkühlung zu vermeiden, die für das Diffundieren und Reinigen benötigte Zeit zu verkürzen und das Verfahren zur Herstellung der Materialien und insbesondere der Dotierstoffquellen zu vereinfachen.In mass production of semiconductor devices at the lowest possible cost, it is beneficial to use the To carry out diffusion processing in a minimum time and z. B. to avoid slow cooling, to shorten the time required for diffusion and purification and the process of making the To simplify materials and in particular the dopant sources.
Die schnelle Abkühlung führt jedoch zu Kondensation und Legierungen an der Oberfläche der Scheiben, während die kurzen Diffusionszeiten eine Erhöhung der Diffusionstemperatur notwendig machen, was eine Schädigung der Oberfläche der Halbleitervorrichtungen und eine Zunahme von Kondensatjonserscheinungen mit sich bringt; außerdem sind die verwendeten Dotierstoffquelle komplex und ihre Herstellung ist oft schwierig.However, the rapid cooling leads to condensation and alloys on the surface of the discs, while the short diffusion times make an increase in the diffusion temperature necessary, which is a Damage to the surface of semiconductor devices and an increase in condensation phenomena brings with it; in addition, the sources of dopant used are complex and often difficult to manufacture difficult.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den o.g. Nachteilen zu begegnen und eine Verbesserung der bekannten Diffusionsverfahren, die mit einem halbverschlossenen Raum arbeiten, zu schaffen, wobei das Eindiffundieren von Dotierungsverunreinigungen in Scheiben aus Halbleitermaterial vom IH/V-Typ unter möglichst günstigen Bedingungen, was die Reproduzierbarkeit und die Kosten betrifft, ermöglicht werden soll.The present invention is based on the object of countering the above-mentioned disadvantages and a Improvement of the known diffusion processes that work with a semi-closed space create, wherein the diffusion of doping impurities in wafers of semiconductor material from IH / V type under the most favorable conditions in terms of reproducibility and costs, should be made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach vorgegebener Diffusionsdauer die Dotierstoffquelle entfernt, das Diffusionsrohr wiederum von dem Reinigungsgas durchströmt und dann die Halbleiterkörper abgekühlt werden.According to the invention, this object is achieved in that, after a predetermined diffusion time, the dopant source removed, the diffusion tube in turn flows through the cleaning gas and then the semiconductor body be cooled down.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem in einer Kammer angeordneten, von einem neutralen Gas durchströmten Diffusionsrohr, dessen eines Ende einen schmalen Verbindungsdurchgang zu der Kammer besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusionsrohr an dem dem Verbindungsdurchgang gegenüberliegenden Ende die Mündung einer mit einem Ventil verschlossenen Gaszuleitung aufweist und daß die Kammer in einem Ofen angeordnet ist.A device for carrying out this method with a arranged in a chamber, of a neutral gas flowing through the diffusion tube, one end of which has a narrow connecting passage to the chamber is characterized in that the diffusion tube is connected to the one of the connecting passage opposite end the mouth of a gas supply line closed with a valve and that the chamber is arranged in an oven.
Da der Gasstrom zur Reinigung des Raumes über das dem Verbindungsdurchgang gegenüberliegende Ende eindringt, wird das Diffusionsrohr vollständig und schnell, einschließlich der darin angeordneten Halbleiterkörper, gereinigt As the gas flow for cleaning the space via the end opposite the connecting passage penetrates, the diffusion tube, including the semiconductor body arranged therein, is cleaned completely and quickly
Der auf einer niedrigeren Temperatur als andere gehaltene Teil der Vorrichtung »kalter Punkt«, führt einen Transport der durch das Verdampfen der Doüerstoffquelle erhaltenen Dämpfe in Richtung auf den genannten kalten Punkt herbei, an dem sie kondensieren. Diese Dämpfe, die dse einzudiffundierenden Verunreinigungen enthalten, kommen so mit den ihnen ausgesetzten Oberflächen der Halbleiterkörper in Kontakt, die sich zwischen dem Verbindungsdurchgang und dem kalten Punkt befinden. . ι sThe part of the device "cold spot" kept at a lower temperature than others leads a transport of the vapors obtained by the evaporation of the oxygen source in the direction of bring about the aforementioned cold point at which they condense. These vapors that diffuse into the nozzle Contain impurities, so come in with the surfaces of the semiconductor body exposed to them Contacts that are between the connecting passage and the cold point. . ι s
Die Dotierstoffquelle wird aus dem Diffusionsrohr entfernt, sobald die Diffusionszeit vergangen ist, und die Erzeugung dotierender Dämpfe im Diffusionsrohr hört von diesem Augenblick an völlig auf. Die Dotierstoffquelle wird dann vorzugsweise in einer kalten Zone einer Kammer angeordnet, in der die das Gefäß umgebende Atmosphäre herrscht Weiter verschwindet durch die sofort durchgeführte Reinigung des Diffusionsrohres jede Spur dotierter Dämpfe. So ist jede Ursache einer Kondensation an der Oberfläche der Halbleiterkörper beseitigt. Da der Reinigungsgasstrom von dem der offenen Seite gegenüberliegenden Ende des Diffusionsrohres her zugeführt wird, ist die Reinigung effektiv und es können dotierende Dämpfe sofort herausgetrieben werden.The dopant source is removed from the diffusion tube as soon as the diffusion time has passed and the From this moment on, the generation of doping vapors in the diffusion tube ceases completely. The dopant source is then preferably arranged in a cold zone of a chamber in which the vessel surrounding atmosphere prevails Next disappears due to the cleaning of the diffusion tube which is carried out immediately any trace of doped vapors. So is any cause of condensation on the surface of the Semiconductor body eliminated. Since the cleaning gas flow from the end opposite the open side the diffusion tube is supplied, the cleaning is effective and there can be doping vapors be driven out immediately.
Da die Gefahr einer Kondensation auf den Halbleiterkörpern beseitigt ist, ist es möglich, eine schnelle Abkühlung der Halbleiterkörper durchzuführen, und ist es außerdem nicht erforderlich, besondere Zentren zum Wiederkondensieren anzubringen, wie sie durch Pulver eines geeigneten Materials gebildet werden können. Das Pulver wird gewöhnlich dazu verwendet, möglichst die Dämpfe zu absorbieren, von denen durch Kondensation auf den Halbleiterkörpern Legierungen gebildet werden; hierdurch wird eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit verursacht.Since the risk of condensation on the semiconductor bodies is eliminated, it is possible to carry out a fast To carry out cooling of the semiconductor body, and it is also not necessary to special centers for To apply recondensation, as they can be formed by powder of a suitable material. The powder is usually used to absorb as much vapors as possible, from those by condensation alloys are formed on the semiconductor bodies; this results in a poor surface finish caused.
Da die Gefahr einer Kondensation praktisch beseitigt ist, ist es möglich, die Diffusion mit einem verhältnismäßig hohen Partialdruck durchzuführen, indem eine Dotierstoffquelle in reinem Zustand und nicht eine Legierung oder ein komplexes Gemisch verwendet wird, wie es gewöhnlich zur Herabsetzung des Partialdruckes des dotierenden Dampfes Anwendung findet. Da der Druck des dotierenden Dampfes höher ist, können die Diffusionszeiten bei gleicher Diffusionstiefe kurzer werden. Eine Herabsetzung der Diffusionstemperatur, die kaum in Erwägung gezogen werden kann, wenn die Diffusionszeit infolge eines niedrigeren Partialdruckes an sich schon lang ist, kann im vorliegenden Falle, wo verhältnismäßig hoher Dampfdruck herrscht, erreicht werden.Since the risk of condensation is practically eliminated, it is possible to reduce the diffusion with a relative perform high partial pressure by keeping a dopant source in a pure state and not a Alloy or a complex mixture is used, as is commonly used to reduce the Partial pressure of the doping vapor is used. Because the pressure of the doping vapor is higher is, the diffusion times can be shorter for the same diffusion depth. A lowering of the diffusion temperature that is hardly considered can, if the diffusion time is already long due to a lower partial pressure, im present case, where there is a relatively high vapor pressure, can be achieved.
Vorzugsweise wird die Diffusionstemperatur minimal niedriger gehalten als die Verdampfungstemperatur des Ill/V-Halbleiterkörpers unter den Volumen- und Druckbedingungen im Diffusionsrohr. Die Gefahr einer Schädigung der Oberfläche der Halbleiterkörper infolge Verdampfung der sie bildenden Elemente ist somit praktisch beseitigt.The diffusion temperature is preferably kept minimally lower than the evaporation temperature of the Ill / V semiconductor body under the volume and Pressure conditions in the diffusion tube. The risk of damage to the surface of the semiconductor body as a result of evaporation of the constituent elements is thus practically eliminated.
Die das Diffusionsrohr umgebende Atmosphäre besteht vorzugsweise aus einem neutralen, reinen, kontinuierlich aufgefrischten Gas von etwa Atmosphärendruck. Dank der engen Abmessungen des Verbindungsdurchganges zwischen dem Diffusionsrohr undThe atmosphere surrounding the diffusion tube preferably consists of a neutral, pure, continuously rejuvenated gas of around atmospheric pressure. Thanks to the narrow dimensions of the connecting passage between the diffusion tube and
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65 dieser Atmosphäre wird ein konstanter Partialdruck eines neutralen Gases im Diffusionsrohr aufrechterhalten und es trägt dieser Druck zur Herabsetzung und Regelung der DurcbfluBmenge der Doüerstoffdämpfe über den Halbleiterkörpern bei In this atmosphere, a constant partial pressure of a neutral gas is maintained in the diffusion tube and this pressure contributes to reducing and regulating the flow rate of the oxygen vapors through the semiconductor bodies
Auch ist es erwünscht, daß der »kalte Punkt« der Vorrichtung dem Zufuhrort des Reinigungsgases möglichst nahe liegt, so daß die Dämpfe des Dotierstoffes, die vom Reinigungsgasstrom mitgeführt werden, nicht auf den Wänden und auf den von ihnen getroffenen Oberflächen kondensieren können. Das Diffusionsrohr wird in einem Tunnelofen angeordnet, wobei das Ende der genannten Leitung immer außerhalb dieses Ofens bleibt und auf diese Weise den kalten Punkt der Diffusionsvorrichtung bildetIt is also desirable that the "cold point" of the Device is as close as possible to the supply point of the cleaning gas, so that the vapors of the Dopant, which are carried along by the cleaning gas stream, not on the walls and on them surfaces hit can condense. The diffusion tube is placed in a tunnel furnace, the end of said line always remaining outside this furnace and in this way the cold point of the diffusion device forms
Zum Öffnen des Diffusionsrohres und zur schnellen Entfernung der Dotierstoffquelle aus diesem, wird eine Vorrichtung von dem in der o.g. Patentanmeldung beschriebenen Typ verwendet, die zwei Rohre enthält die an einem Ende verschlossen sind und von denen das eine mit gewissem Spiel in das andere eingeführt werden kann und so den Verbindungsdurchgang bildetTo open the diffusion tube and to quickly remove the dopant source from it, a Apparatus of the type described in the aforesaid patent application comprising two tubes is used which are closed at one end and one of which is inserted into the other with a certain amount of play can be and thus forms the connecting passage
Das Innenrohr enthält die Dotierstoffquelle und, indem das Innenrohr aus dem Außenrohr entfernt wird, wird der Raum geöffnet und es wird gleichzeitig die Dotierstoffquelle daraus entferntThe inner tube contains the dopant source and, by removing the inner tube from the outer tube, the space is opened and the dopant source is removed from it at the same time
Die Bedingungen für die Temperaturerhöhung der Halbleiterkörper und der Dotierstoffquelle und die Abkühlungsbedingungen sind von dem verwendeten Ofen abhängig. Bevorzugt ist ein rohrförmiger Ofen mit nahezu konstanter geregelter Temperatur, der von einer ebenfalls rohrförmigen Kammer durchlaufen wird, in der ein Strom neutralen Gases aufrechterhalten wird. Die Temperaturänderungen des Diffusionsrohres werden durch Verschiebung des letzteren zwischen einem erhitzten Teil der Kammer und einem nicht-erhitzten Teil außerhalb des Ofens erhalten.The conditions for the temperature increase of the semiconductor body and the dopant source and the Cooling conditions depend on the furnace used. A tubular furnace is preferred almost constant regulated temperature, which is passed through by a likewise tubular chamber, in which a stream of neutral gas is maintained. The temperature changes of the diffusion tube are by shifting the latter between a heated part of the chamber and a non-heated part Part received outside the furnace.
Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, unter den günstigsten Bedingungen die Diffusion von Zink in Galliumarsenidphosphid und von Galliumphosphid in Galliumarsenid durchzuführen.The invention makes it possible in particular, under the most favorable conditions, the diffusion of zinc in Gallium arsenide phosphide and of gallium phosphide in gallium arsenide.
Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be explained in more detail, for example with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, undF i g. 1 shows a schematic longitudinal section through a device for performing the method according to FIG Invention, and
Fig.2 einen schematischen detaillierteren Längsschnitt durch eine andere Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.2 shows a schematic, more detailed longitudinal section by another device for carrying out the method according to the invention.
In F i g. 1 ist ein Diffusionsrohr 1 mit einem Deckel 4 mit einem Durchgang 5 für die Verbindung mit der das Diffusionsrohr umgebenden Atmosphäre dargestellt; dieses Rohr befindet sich in einer Kammer 8. Das Diffusionsrohr 1 ist mit einer Gaszuleitung 6 für ein neutrales Gas versehen, die Gaszufuhr wird über ein Ventil 7 geregelt Das Diffusionsrohr 1 enthält eine Dotierstoffquelle 3 und Halbleiterkörper 2. Das Diffusionsrohr 1 ist der Wärmestrahlung eines Ofens ausgesetzt, der in dem Diffusionsrchr 1 eine Zone 11 zur Erhitzung der Dotierstoffquelle 3 auf Verdampfungstemperatur, eine Zone 10 zur Erhitzung der Halbleiterkörper 2 auf Diffusionstemperatur und eine auf niedriger Temperatur gehaltene Zone 9 zu bilden vermag.In Fig. 1 is a diffusion tube 1 with a cover 4 with a passage 5 for connection to the Diffusion tube surrounding atmosphere shown; this tube is in a chamber 8. That Diffusion tube 1 is provided with a gas supply line 6 for a neutral gas, the gas supply is via a Valve 7 regulated The diffusion tube 1 contains a dopant source 3 and semiconductor body 2. The Diffusion tube 1 is exposed to the thermal radiation of a furnace, which is a zone 11 in the diffusion tube 1 Heating of the dopant source 3 to the evaporation temperature, a zone 10 for heating the semiconductor body 2 to form diffusion temperature and a zone 9 kept at low temperature able.
Die Halbleiterkörper 2 und die Dotierstoffquelle 3 werden im Diffusionsrohr 1 bei Zimmertemperatur angeordnet und ein Reinigungsgasstrom wird durch die Gaszuleitung 6 geschickt. Dieses Gas reinigt dasThe semiconductor body 2 and the dopant source 3 are in the diffusion tube 1 at room temperature arranged and a cleaning gas flow is sent through the gas supply line 6. This gas cleans that
Diffusionsrohr 1 in Richtung des Pfeiles 12 und entweicht durch den Verbindungsdurchgang 5.Diffusion tube 1 in the direction of arrow 12 and escapes through the connecting passage 5.
Es ist auch möglich, das Diffusionsrohr 1 zu reinigen, bevor es mit dem Deckel 4 versehen wird, wobei der Deckel 4 nach der Reinigung an seine Stelle gebracht wird. Das Ventil 7 wird dann geschlossen, wobei die in der Kammer 8 aufrechterhaltene Atmosphäre eine Schutzgasatmosphäre, z. B. aus demselben Gas wie das durch die Gaszuleitung 6 eingeleitete Reinigungsgas von etwa Atmosphärendruck ist.It is also possible to clean the diffusion tube 1 before it is provided with the cover 4, the Lid 4 is put in its place after cleaning. The valve 7 is then closed, whereby the in the chamber 8 maintained atmosphere a protective gas atmosphere, z. B. from the same gas as that is introduced through the gas supply line 6 cleaning gas of about atmospheric pressure.
Durch Strahlung der Erhitzungszonen 10 und 11 werden die Halbleiterkörper 2 auf Diffusionstemperatur und die Dotierstoffquelle 3 auf Verdampfungstemperatur gebracht, wobei die Zone 9 auf einer Temperatur in der Nähe von Zimmertemperatur gehalten wird. Die so erzeugten Dotierstoffdämpfe strömen in Richtung des Pfeiles 13 zum kalten Punkt des Gefäßes.By radiation of the heating zones 10 and 11, the semiconductor bodies 2 are brought to the diffusion temperature and the dopant source 3 is brought to the evaporation temperature, the zone 9 being at a temperature in kept near room temperature. The dopant vapors generated in this way flow in the direction of the Arrow 13 to the cold point of the vessel.
Wenn die erforderliche Diffusionszeit vergangen ist, wird der Deckel 4 entfernt, die Dotierstoffquelle 3 aus dem Diffusionsrohr 1 herausgenommen und ein Reinigungsgasstrom durch das öffnen des Ventils 7 eingeleitet. Das Entfernen der Dotierstoffquelle 3 verhindert jede neue Erzeugung dotierender Dämpfe im Diffusionsrohr I.When the required diffusion time has passed, the cover 4 is removed and the dopant source 3 is turned off taken out the diffusion tube 1 and a cleaning gas flow by opening the valve 7 initiated. The removal of the dopant source 3 prevents any new generation of doping vapors in the Diffusion tube I.
Nach der den möglichen Überschuß an dotierenden Dämpfen entfernenden und dadurch jede Möglichkeit zur Kondensation auf den Halbleiterkörpern 2 verhindernden Reinigung werden die letzteren auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur gebracht, damit sie aus dem Diffusionsrohr 1 entfernt werden können.After removing the possible excess of doping vapors and thereby every possibility to prevent condensation on the semiconductor bodies 2 cleaning, the latter are on a brought relatively low temperature so that they can be removed from the diffusion tube 1.
In Fig. 2 sind Halbleiterkörper 22 in Form von Scheiben senkrecht auf einer Plattform 21 angeordnet, die in einem Diffusionsrohr 24 angebracht ist. Dieses ist an einem Ende geöffnet und darin wird ein Innenrohr 25, das mit einem Betätigungsstab 26 versehen ist, eingeführt. Der Außendurchmesser des Innenrohres 25 ist nur etwas kleiner als der Innendurchmesser des Diffusionsrohres 24. Der Spielraum zwischen dem Innenrohr 25 und dem Diffusionsrohr 24 bildet auf diese Weise einen schmalen Verbindungsdurchgang 32 zwischen dem Diffusionsrohr 24 und der dieses umgebenden Atmosphäre. An seinem dem offenen Ende des Diffusionsrohres 24 gegenüberliegenden Ende mündet eine Gaszuleitung 29 großen Durchmessers, die mit einem Ventil 34 verschließbar ist. Das Diffusionsrohr 24 kann innerhalb einer rohrförmigen Kammer 27 verschoben werden, die mit einer Zuleitung 28 für Schutzgas versehen ist. Die Kammer 27 durchläuft einen Tunnelofen 30, dessen Erhitzungselement 31 dazu angebracht ist, die Halbleiterkörper 22 und die w Dotierstoffqueüe 23 auf Diffusions- bzw Verdampfungstemperatur zu bringen, wobei diese Temperaturen im beschriebenen Beispiel einander gleich sind. Ein Teil der Kammer 27, die für das Diffusionsrohr 24 verhältnismäßig lang ist, bleibt außerhalb des Ofens 30.In FIG. 2, semiconductor bodies 22 in the form of disks are arranged vertically on a platform 21, which is mounted in a diffusion tube 24. This is open at one end and an inner tube 25, which is provided with an operating rod 26 is introduced. The outer diameter of the inner tube 25 is only slightly smaller than the inner diameter of the diffusion tube 24. The clearance between the In this way, the inner tube 25 and the diffusion tube 24 form a narrow connecting passage 32 between the diffusion tube 24 and the atmosphere surrounding it. At its one open end of the diffusion tube 24 opposite end opens a gas feed line 29 of large diameter, the can be closed with a valve 34. The diffusion tube 24 can be inside a tubular chamber 27 are moved, which is provided with a supply line 28 for protective gas. The chamber 27 passes through a Tunnel furnace 30, the heating element 31 of which is attached to the semiconductor body 22 and the w Dopant source 23 to diffusion or evaporation temperature to bring, these temperatures being equal to one another in the example described. A part the chamber 27, which is relatively long for the diffusion tube 24, remains outside the furnace 30.
Das Diffusionsrohr 24 wird gefüllt und dann in dem Teil 37 angeordnet wobei der Ofen 30 auf Temperatur gehalten wird. Ein Strom neutralen Gases wird durch die Gaszuleitung 29 geschickt; das Diffusionsrohr 24 wird auf diese Weise gereinigt, wobei das Reinigungsgas in Richtung des Pfeiles 35 strömt und über den Verbindungsdurchgang 32 entweicht. Das Ventil 34 wird dann geschlossen und das die Halbleiterkörper 22 und die Dotierstoffquelle 23 enthaltende Diffusionsrohr 24 wird zur Erhitzungszone des Ofens 30 hin verschoben, wobei die Schutzgasatmosphäre in der Kammer 27 aufrechterhalten wird.The diffusion tube 24 is filled and then placed in the part 37 with the furnace 30 at temperature is held. A stream of neutral gas is sent through the gas supply line 29; the diffusion tube 24 is cleaned in this way, the cleaning gas flowing in the direction of arrow 35 and over the Connection passage 32 escapes. The valve 34 is then closed and the semiconductor body 22 and the diffusion tube 24 containing the dopant source 23 is displaced towards the heating zone of the furnace 30, the protective gas atmosphere in the chamber 27 being maintained.
Die dotierenden, von der Dotierstoffquelle 23 erzeugten Dämpfe werden zu den Halbleiterkörpern 22 in Richtung des Pfeiles 36 geführt und der Überschuß dieser Dämpfe wird in einem Teil 33 der Gaszuleitung 29 kondensieren, der sich außerhalb der Erhitzungszone auf einer niedrigen Temperatur befindet. Dieser Teil 33 der Gaszuleitung 29 dient als kalter Punkt. Um die Betätigung zu erleichtern, wird die Gaszuleitung 29, 33 umgebogen und zur Betätigungsseite der Vorrichtung geführt.The doping vapors generated by the dopant source 23 become the semiconductor bodies 22 out in the direction of arrow 36 and the excess of these vapors is in a part 33 of the gas supply line 29 condense, which is located outside the heating zone at a low temperature. This part 33 the gas supply line 29 serves as a cold point. To facilitate actuation, the gas supply line 29, 33 bent and led to the actuation side of the device.
Nach der Diffusionszein wird das Innenrohr 25 aus der erhitzten Zone gezogen und in den kalten Teil 37 der Kammer 27 geführt. Das Ventil 34 wird geöffnet und ein Strom neutralen Gases wird über die Gaszuleitung 29 in das Diffusionsrohr 24 geschickt, das in Richtung des Pfeiles 35 gereinigt wird. Die verbleibenden dotierenden Dämpfe werden sofort entfernt. Das Diffusionsrohr 24 mit den Halbleiterscheiben 22 oder nur die Plattform 21, die die Halbleiterscheiben 22 trägt, wird in den kalten Teil 37 der Kammer 27 gebracht, wodurch eine schnelle Abkühlung der Scheiben erhalten wird.After the diffusion zone, the inner tube 25 is made of heated zone and drawn into the cold part 37 of the chamber 27. The valve 34 is opened and a Stream of neutral gas is sent via the gas supply line 29 into the diffusion tube 24, which in the direction of the Arrow 35 is cleaned. The remaining doping vapors are removed immediately. The diffusion tube 24 with the semiconductor wafers 22 or only the platform 21, which carries the semiconductor wafers 22, is in the cold Part 37 of the chamber 27 brought, whereby a rapid cooling of the discs is obtained.
Das eben anhand der F i g. 2 beschriebene Verfahren kann z. B. zum Eindiffundteren von Zink in Scheiben von Galliumarsenidphosphid verwendet werden. Dreißig Scheiben mit je einer Oberfläche von 20 cm2 und einer Dicke von 400 μπι werden gleichzeitig behandelt. Das Diffusionsrohr 24 weist einen Innendurchmesser von 75 mm und eine Länge von 50 cm auf. Das Innenrohr 25 zum Verschließen des Diffusionsrohres 24 weist einen Außendurchmesser von 73 mm auf und darin wird ein reines Zink enthaltendes Gefäß angeordnet. Das Diffusionsrohr 24 wird mit Hilfe eines Stromes reinen Stickstoffes mit einer Durchflußmenge von 5 l/min während 30 Minuten gereinigt. Die Diffusionstemperatur liegt in der Größenordnung von 650 bis 75O0C und die Diffusion dauert von 1 bis 4 Stunden, je nach den erforderlichen Eigenschaften. Die Verdampfungstemperatur von Zink ist dieselbe wie die Diffusionstemperatur. Die Atmosphäre der Kammer 27, die das Diffusionsrohr 24 umgibt, besteht aus reinem Stickstoff unter einem Dnick von etwa 1 bar.That just based on the F i g. 2 described method can, for. B. can be used to diffuse zinc into slices of gallium arsenide phosphide. Thirty disks, each with a surface area of 20 cm 2 and a thickness of 400 μm, are treated at the same time. The diffusion tube 24 has an inside diameter of 75 mm and a length of 50 cm. The inner tube 25 for closing the diffusion tube 24 has an outer diameter of 73 mm and a vessel containing pure zinc is placed therein. The diffusion tube 24 is cleaned with the aid of a stream of pure nitrogen with a flow rate of 5 l / min for 30 minutes. The diffusion temperature is in the order of 650 to 75O 0 C and the diffusion lasts from 1 to 4 hours, depending on the properties required. The evaporation temperature of zinc is the same as the diffusion temperature. The atmosphere of the chamber 27, which surrounds the diffusion tube 24, consists of pure nitrogen under a thickness of about 1 bar.
Die Reinigung erfolgt nach der Diffusion mit Hilfe eines Stromes reinen Stickstoffes während 10 Minuten mit einer Durchflußmenge von 10 l/min. Die Abkühlung der Halbleiterscheiben 22 erfolgt durch Verschiebungin den kalten Teil 37 der Kammer 27 in etwa 3 Minuten.After diffusion, purification takes place with the aid of a stream of pure nitrogen for 10 minutes with a flow rate of 10 l / min. The semiconductor wafers 22 are cooled by being displaced in the cold part 37 of the chamber 27 in about 3 minutes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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