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DE1158181B - Diffusion process for doping a semiconductor body for semiconductor components - Google Patents

Diffusion process for doping a semiconductor body for semiconductor components

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Publication number
DE1158181B
DE1158181B DES71055A DES0071055A DE1158181B DE 1158181 B DE1158181 B DE 1158181B DE S71055 A DES71055 A DE S71055A DE S0071055 A DES0071055 A DE S0071055A DE 1158181 B DE1158181 B DE 1158181B
Authority
DE
Germany
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semiconductor
semiconductor body
impurity
doping
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
DES71055A
Other languages
German (de)
Inventor
Yoshiyuki Kawana
Toshio Misawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of DE1158181B publication Critical patent/DE1158181B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

S 71055 Vmc/21gS 71055 Vmc / 21g

ANMELDETAG: 28. OKTOBER 1960REGISTRATION DATE: OCTOBER 28, 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DESNOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE

AUSLEGESCHRIFT: 28. NOVEMBER 1963EDITORIAL: NOVEMBER 28, 1963

Die Erfindung betrifft ein Diffusionsverfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers für Halbleiterbauelemente, insbesondere für einen Siliciumtransistor.The invention relates to a diffusion method for doping a semiconductor body for semiconductor components, especially for a silicon transistor.

Üblicherweise wurden Halbleiterbauelemente vom Diffusionstyp nach einem Verfahren hergestellt, bei dem ein Oxydfilm an der Oberfläche von z. B. n-Silicium ausgebildet wurde, worauf man eine Verunreinigung, die einen Akzeptor darstellte, in das Silicium hineindiffundieren ließ, die in den Oxydfilm eindrang, um eine Schicht mit diffundierter P-Typ-Verunreinigung zu bilden. Dann entfernte man einen Teil dieses Oxydfilms und ließ eine Donatorverunreinigung in denjenigen Teil des Siliciums diffundieren, von dem der Oxydfilm entfernt wurde, um eine Diffusionsschicht mit einer N-Typ-Verunreinigung zu bilden. Dadurch entstand ein npn-Transistor.Conventionally, diffusion type semiconductor devices have been manufactured by a method at which an oxide film on the surface of z. B. n-silicon was formed, whereupon an impurity, which represented an acceptor, let diffuse into the silicon, which penetrated into the oxide film, to form a diffused P-type impurity layer. Then you removed one Part of this oxide film and allowed a donor impurity to diffuse into that part of the silicon from which the oxide film was removed to leave a diffusion layer with an N-type impurity form. This created an npn transistor.

Bei einem solchen üblichen Verfahren benötigt man für die Ausbildung des Oxydfilms eine Behandlungszeit von 1 oder 2 Stunden, um die Oberfläche des Halbleiters zu oxydieren, ferner für den Diffusionsvorgang eine Behandlungszeit von 1 oder 2 Stunden für das Diffundieren einer in den Oxydfilm eindringenden Verunreinigung.In such a conventional method, a treatment time of 1 or 2 hours is required for the formation of the oxide film to oxidize the surface of the semiconductor, and a treatment time of 1 or 2 hours for the diffusion process for the diffusion of an impurity penetrating into the oxide film .

So sind füFehTlolches Verfahren diese zwei Verfahrenschritte erforderlich, so daß es vor allem in der Massenproduktion wenig brauchbar ist.So five such process are these two process steps required, so that it is of little use especially in mass production.

Gemäß der Erfindung kann nun in einer einzigen Verfahrensstufe das Dotieren eines Halbleiterkörpers so durchgeführt werden, daß auf die Oberfläche eines Halbleiterkörpers des einen, ersten Leitfähigkeitstyps eine dotierende Verunreinigung des entgegengesetzten, zweiten Leitfähigkeitstyps aufgebracht und anschließend der Halbleiterkörper in erhitzter oxydierender Atmosphäre erwärmt wird, so daß die Verunreinigung in das Halbleitermaterial unter Bildung eines pn-Übergangs diffundiert und gleichzeitig ein Oxydfilm gebildet wird, daß der Oxydfilm von einem Teil der umdotierten Halbleiteroberfläche entfernt wird und daß eine zweite Verunreinigung des ersten Leitfähigkeitstyps in diesen Teil diffundiert wird.According to the invention, the doping of a semiconductor body can now be carried out in a single method step be carried out so that on the surface of a semiconductor body of the one, first conductivity type a doping impurity of the opposite, second conductivity type is applied and then the semiconductor body is heated in a heated oxidizing atmosphere, so that the contamination diffuses into the semiconductor material to form a pn junction and at the same time Oxide film is formed that the oxide film is removed from a part of the redoped semiconductor surface and that a second impurity of the first conductivity type is diffused into this part.

Besonders zweckmäßig ist es, die erste dotierende Verunreinigung auf dem Halbleiterkörper abzuscheiden. It is particularly expedient to deposit the first doping impurity on the semiconductor body.

Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in deren einziger Figur die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch angedeutet ist.An example embodiment of the method according to the invention is shown below Hand of the drawing explained, in the single figure, the implementation of the method according to the invention is indicated schematically.

Diese beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden erläutert. _______This exemplary embodiment of the invention is explained below. _______

Es wird ein Halbleiterkörper 1, ζ. B. ein Siliciumplättchen, hergestellt, auf eine oder beide Oberflächen DiffusionsverfahrenIt becomes a semiconductor body 1, ζ. B. a silicon wafer, prepared on one or both surfaces Diffusion process

zum Dotieren eines Halbleiterkörpersfor doping a semiconductor body

für Halbleiterbauelementefor semiconductor components

Anmelder:
Sony Corporation, Tokio
Applicant:
Sony Corporation, Tokyo

Vertreter: Dr. F. Zumstein,Representative: Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. AssmannDipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4Patent Attorneys, Munich 2, Bräuhausstr. 4th

Beanspruchte Priorität:
Japan vom 29. Oktober 1959 (Nr. 34155)
Claimed priority:
Japan October 29, 1959 (No. 34155)

Yoshiyuki Kawana und Toshio Misawa, Tokio,
sind als Erfinder genannt worden
Yoshiyuki Kawana and Toshio Misawa, Tokyo,
have been named as inventors

des Plättchens wird vorher eine Verunreinigung abgeschieden oder aufgetragen, die gegenüber dem Halbleiter als Akzeptor oder Donator wirkt, so daß an diesem Halbleiterkörper eine Verunreinigungsschicht 2 gebildet wird. Wenn der Halbleiterkörper aus n-Silicium besteht, dann kann Bor, Gallium od. dgl., das als Akzeptor wirken kann, als Verunreinigung gewählt werden. Bei p-Silicium wird im Gegensatz hierzu Phosphor, Arsen, Antimon od. dgl. ausgewählt, das als Donator wirkt. Die Tatsache, daß eine Verunreinigung auf der Oberfläche vorabgeschieden wird, bedeutet, daß ein n-Silicium-Plättchen z. B. in einer Dampf atmosphäre von Boroxyd in einem Temperaturbereich von 700 bis 1100° C, vorzugsweise bei 900° C, erwärmt wird, um das Bor leicht in das Siliciumplättchen oder in dessen Oberfläche diffundieren oder es daran haften zu lassen. Bei diesem Verfahren kann die Verunreinigung nicht entfernt werden, selbst wenn der Halbleiterkörper mit Fluorwasserstoffsäure behandelt wird.the platelet, an impurity is deposited or applied beforehand, which is opposite to the Semiconductor acts as an acceptor or donor, so that an impurity layer 2 is formed on this semiconductor body. When the semiconductor body consists of n-silicon, then boron, gallium or the like, which can act as an acceptor, can be an impurity to get voted. In the case of p-silicon, in contrast, phosphorus, arsenic, antimony or the like is used. selected to act as a donor. The fact that an impurity is pre-deposited on the surface means that an n-type silicon wafer z. B. in a vapor atmosphere of boron oxide in a temperature range from 700 to 1100 ° C, preferably at 900 ° C, heated to the boron easily diffuse into or adhere to the silicon wafer or its surface. In this method, the contamination cannot be removed even if the semiconductor body is with it Hydrofluoric acid is treated.

Gleichgültig, welche Verunreinigung vorabgeschieden oder aufgetragen wird, die Menge oder die Dicke der Lage 2 wird gemäß der Dicke oder Oberflächenkonzentration der folgenden diffundierten Verunreinigungsanlage bestimmt. Dann wird der Halbleiterkörper, der die Verunreinigungslage 2 trägt, in einerNo matter what impurity is pre-deposited or applied, the amount or the thickness the layer 2 is diffused according to the thickness or surface concentration of the following contaminant plant certainly. Then the semiconductor body, which carries the contamination layer 2, in a

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heißen oxydierenden Atmosphäre erhitzt, deren Temperatur im Bereich von 1000 bis 1300° C liegt, vorzugsweise bei 1200° C. Feuchter Sauerstoff, feuchter Wasserstoff und feuchter Stickstoff, trockener Sauerstoff können für den Aufbau der oxydierenden Atmosphäre verwendet werden.heated hot oxidizing atmosphere, the temperature of which is in the range of 1000 to 1300 ° C, preferably at 1200 ° C. Moist oxygen, moist hydrogen and moist nitrogen, drier Oxygen can be used to build up the oxidizing atmosphere.

Für die Erwärmung werden etwa 1 bis 2 Stunden benötigt.It takes about 1 to 2 hours to warm up.

So diffundiert die Verunreinigung an der Oberfläche des Halbleiters in die Oberfläche oder in einen begrenzten inneren Teil in der Umgebung der Oberfläche und bildet eine Verunreinigungsdiffusionsschicht 3. Gleichzeitig wird die Oberfläche des Halbleiterkörpers unter Bildung eines Oxydfilms oxydiert.Thus, the impurity on the surface of the semiconductor diffuses into the surface or into one limited inner part in the vicinity of the surface and forms an impurity diffusion layer 3. At the same time, the surface of the semiconductor body is oxidized to form an oxide film.

Wenn n-Silicium verwendet wird und Bor die Verunreinigung darstellt, dann wird eine Verunreinigungsdiffusionsschicht vom P-Typ auf der n-Siliciumschicht gebildet, und darauf wird eine weitere Oxydfilmschicht gebildet.If n-silicon is used and boron is the impurity then becomes a P-type impurity diffusion layer on the n-type silicon layer and another oxide film layer is formed thereon.

Nach dem Herstellen eines solchen Halbleiterkörpers mit der DiffusionsverunreinigungsschichtS und der Ozydfilmschicht 4 wird ein Teil des Oxydfilms entfernt, und eine Verunreinigung, die einen Akzeptor oder Donator gemäß der diffundierten Verunreinigung der Schicht 3 darstellt, wird unter Bildung einer zweiten Verunreinigungsschicht 5 diffundiert.After manufacturing such a semiconductor body with the diffusion impurity layer S and of the oxide film layer 4, a part of the oxide film is removed and an impurity that is an acceptor or donor according to the diffused impurity of the layer 3 is formed a second impurity layer 5 diffuses.

Eine solche Diffusionsbehandlung kann wie üblich vorgenommen werden, nachdem der Oxydfilm 4 nach einem an sich bekannten Verfahren entfernt worden ist, z. B. nach dem sogenannten Photowiderstandsverfahren. Such a diffusion treatment can be carried out as usual after the oxide film 4 after has been removed by a method known per se, e.g. B. according to the so-called photoresistive method.

Nach dem hier beschriebenen Verfahren kann ein Diffusionstyp-Siliciumtransistor vom npn- oder vom pnp-Typ hergestellt werden.According to the method described here, a diffusion-type silicon transistor of the npn or vom pnp type.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren finden eine Reaktion, bei der eine Verunreinigung in einen Halbleiterkörper diffundiert, und eine andere Reaktion, bei der sich ein Oxydfilm an der Oberfläche des Halbleiterkörpers bildet, gleichzeitig in einer einzigen Verfahrensstufe statt.According to the method according to the invention find a reaction in which an impurity in a Semiconductor body diffuses, and another reaction in which an oxide film forms on the surface of the Forms semiconductor body, held at the same time in a single process stage.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines solchen Halbleiterbauelementes vom Diffusionstyp ist daher, verglichen mit den bekannten Verfahren, sehr einfach, so daß solche Verfahren durch die Erfindung wesentlich verbessert werden.The method according to the invention for producing such a semiconductor component of the diffusion type is therefore, compared with the known methods, very simple, so that such methods are significantly improved by the invention.

Obgleich die Erfindung hauptsächlich an dem speziellen Beispiel eines Siliciumhalbleiters erläutert wurde, so können auch andere Halbleiter, wie z. B. Germanium, verwendet werden, und die Verunreinigung wird je nach dem Halbleitermaterial ausgewählt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, wie dies oben erläutert wurde.Although the invention is mainly explained using the specific example of a silicon semiconductor was, so can other semiconductors such. B. germanium, can be used, and the impurity is selected depending on the semiconductor material, so that the inventive method can be performed as explained above.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Diffusionsverfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers für Halbleiterbauelemente, da durch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche eines Halbleiterkörpers des einen, ersten Leitfähigkeitstyps eine dotierende Verunreinigung des entgegengesetzten, zweiten Leitfähigkeitstyps aufgebracht und anschließend der Halbleiterkörper in erhitzter oxydierender Atmosphäre erwärmt wird, so daß die Verunreinigung in das Halbleitermaterial unter Bildung eines pn-Übergangs diffundiert und gleichzeitig ein Oxydfilm gebildet wird, daß der Oxydfilm von einem Teil der umdotieren Halbleiteroberfläche entfernt wird und daß eine zweite Verunreinigung des ersten Leitfähigkeitstyps in diesen Teil diffundiert wird.1. Diffusion method for doping a semiconductor body for semiconductor components, characterized in that a doping impurity of the opposite, second conductivity type is applied to the surface of a semiconductor body of the one, first conductivity type and then the semiconductor body is heated in a heated oxidizing atmosphere, so that the impurity in the semiconductor material diffuses to form a pn junction and, at the same time, an oxide film is formed, that the oxide film is removed from a part of the redoped semiconductor surface and that a second impurity of the first conductivity type is diffused into this part. 2. Diffusionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dotierende Verunreinigung auf dem Halbleiterkörper abgeschieden wird.2. Diffusion method according to claim 1, characterized in that the first doping Impurity is deposited on the semiconductor body. 3. Diffusionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dotierende Verunreinigung auf den Halbleiterkörper aufgetragen oder aufgestrichen wird.3. Diffusion method according to claim 1, characterized in that the first doping Impurity is applied or painted on the semiconductor body. 4. Diffusionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der plättchenförmige Halbleiterkörper aus Silicium hergestellt wird und in der oxydierenden Atmosphäre 1 bis 2 Stunden bei einer Temperatur von etwa 1200° C erwärmt wird.4. Diffusion method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Platelet-shaped semiconductor body is made of silicon and in the oxidizing atmosphere 1 to 2 hours at a temperature of about 1200 ° C is heated. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 080 697;
französische Patentschrift Nr. 1 211 756;
USA.-Patentschrift Nr. 2 802 760.
Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 080 697;
French Patent No. 1,211,756;
U.S. Patent No. 2,802,760.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 309 750/299 11.63© 309 750/299 11.63
DES71055A 1959-10-29 1960-10-28 Diffusion process for doping a semiconductor body for semiconductor components Pending DE1158181B (en)

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NL (1) NL256928A (en)

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