DE2124392A1 - Doping germanium by diffusion - using source conditioned with moist oxygen, giving reproducibility and accuracy - Google Patents
Doping germanium by diffusion - using source conditioned with moist oxygen, giving reproducibility and accuracyInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Eindiffusion von Dotierstoffen in Germanium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eindiffusion von Dotierstoffen in Germanium, bei dem das den Dotierstoff enthaltende Quellenmaterial und die zu dotierenden Germaniumscheiben in einem von einer Heizvorrichtung umgebenen Raum angeordnet sind.Method for the diffusion of dopants into germanium The invention relates to a method for the diffusion of dopants into germanium, in which the source material containing the dopant and the germanium wafers to be doped are arranged in a room surrounded by a heating device.
Aus der DAS 1 544 245 ist ein Verfahren zum Dotieren von Halbleiterkörpern bekannt. Dabei werden die Halbleiterkörper und die die Dotiersubstanz oberflächig enthaltenden Träger im Abstand von den Halbleiterkörpern in einem Ofen bei der Diffusionstemperatur gehalten. Als Träger und Halbleiterkörper werden parallel zueinander angeordnete Scheibehen verwendet.A method for doping semiconductor bodies is disclosed in DAS 1 544 245 known. The semiconductor body and the dopant become superficial containing carrier at a distance from the semiconductor bodies in a furnace at the diffusion temperature held. The carrier and semiconductor body are arranged parallel to one another Discs used.
Es ist weiterhin bekannt, einen Siliciumkörper, welcher dotiert werden soll, und die hierfür vorgesehene Dotiersubstans in eine Ampulle einzuschmelzen und diese Anordnung in einem Rohrofen auf die 1)iffusionstemperatur zu erhitzen.It is also known, a silicon body, which are doped should, and to melt the doping substance provided for this purpose in an ampoule and to heat this arrangement in a tube furnace to the 1) fusion temperature.
Es hat sich gezeigt, daß die Germaniumoberfläche sehr empfindlich gegenüber atmosphärischen Einflüssen ist. Bei der Verwendung von dotiertem Germanium als Dotierungsquelle hängt die Quellenwirksamkeit nämlich wesentlich vom Oberflächenzustand des Germaniums ab. Frisch gespaltene Germaniumoberflächen oxidieren atmosphären- und zeitabhängig. Durch das Abdampfen der Oxidschicht in der evakuierten Ampulle während der Diffusion wird damit das Diffusionsergebnis abhängig vom jeweiligen Oxidationsgrad des als Dotiermaterial verwendeten dotierten Germaniums.It has been shown that the germanium surface is very sensitive against atmospheric influences. When using doped germanium as a doping source, the effectiveness of the source depends essentially on the surface condition of germanium. Freshly split germanium surfaces oxidize atmospheric and time-dependent. Through the evaporation of the oxide layer in the evacuated ampoule During the diffusion, the diffusion result is dependent on the respective Degree of oxidation of the doped germanium used as the doping material.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine reproduzierbare und genaue Eindiffusion von Dotierstoffen in Germanium mit dotiertem Germanium als Diffusionsquelle ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method this is a reproducible and precise diffusion of dopants into germanium with doped germanium as a diffusion source.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Quellenmaterial vor der Dotierung der Germaniumscheiben in Form von pulverisiertem Germanium einem Oxidationsprozeß in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre unterzogen wird.This object is achieved in that the source material before Doping of the germanium disks in the form of powdered germanium in an oxidation process is subjected in a moist oxygen atmosphere.
Durch die in der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen kann eine definierte Oberflächenbeschaffenheit des Quellenmaterials eingestellt werden. Damit können bei verschiedenen Diffusionsvorgängen reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Der Schichtwiderstand des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dotierten Gerrnaniums weicht innerhalb einer Diffusionscharge und von Charge zu Charge lediglich um weniger als 6 % ab. Diese Toleranzen können dann eingehalten werden, wenn vor jedem Diffusionsvorgang das Quellenmaterial dem beschriebenen erfindungsgemäßen Oxidationsprozeß unterzogen wird.By means of the measures provided in the invention, a defined Surface quality of the source material can be adjusted. So can reproducible results can be achieved with different diffusion processes. The sheet resistance of the geranium doped by the method according to the invention only deviates by less within a diffusion batch and from batch to batch than 6%. These tolerances can then be adhered to if before each diffusion process the source material subjected to the described oxidation process according to the invention will.
Eine Weiterbildung der-Erfindung besteht darin, daß der Oxidationsprozeß bei 200 oC - 500 00, vorzugsweise 350 0", während 10 bis 120 Minuten, vorzugsweise 30 Minuten durchgerührt wird.A further development of the invention is that the oxidation process at 200 oC - 500 00, preferably 350 0 ", for 10 to 120 minutes, preferably Is stirred for 30 minutes.
Diese Temperaturen- und Zeitangaben haben sich als besonders zweckmäßig erwiesen.These temperatures and times have proven to be particularly useful proven.
Schließlich ist auch noch vorteilhaft, daß die Teilchengröße des pulverisierten Germaniums etwa 10 /um beträgt.Finally, it is also advantageous that the particle size of the pulverized Germanium is about 10 / µm.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.Further features and details of the invention emerge from the The following description of an embodiment based on the figures.
E8 zeigen: Fig. 1: Eine Vorrichtung zur Dotierung von Germaniumscieiben nach dem sogenannten Ampullenverfahren; Fig. 2: Eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Einstellug der Oberflächenbeschaffenheit des Quellenmaterials.E8 show: FIG. 1: A device for doping germanium discs using the so-called ampoule method; Fig. 2: An apparatus for the invention Adjustment of the surface quality of the source material.
In der Fig. 1 ist ein Rohrofen 1 mit Heizwicklungen 2 dargestellt. Im Innern des Rohrofens 1 befindet sich eine an ihrem Ende 7 zugeschmolzene Glasampulle 3. Vor dem Zuschmelzen der Glasampulle 3 wurden in diese das Quellenmaterial 4 auf einem Schiffchen 5 und die hordenartig angeordneten Germaniumscheiben 6 eingebracht. Das Quellenmaterial 4 besteht aus mit Arsen dotiertem einkristallinem Germanium, das in pulverisierter Form im Schiffchen 5 vorgesehen ist. Die Teilchengröße des pulverisierten und dotierten Germaniums beträgt etwa 10 /um Das als Quellenmaterial 4 vorgesehene Germanium kann auch mit anderen Dotierstoffen, wie beispielsweise Antimon, Phosphor, Bor, Gallium oder Aluminium, dotiert sein.In Fig. 1, a tube furnace 1 with heating coils 2 is shown. In the interior of the tube furnace 1 there is a glass ampoule which is sealed at its end 7 3. Before the glass ampoule 3 was melted shut, the source material 4 was added to it a boat 5 and the germanium disks 6 arranged like a horde. The source material 4 consists of single-crystal germanium doped with arsenic, which is provided in the boat 5 in powdered form. The particle size of the powdered and doped germanium is about 10 / µm Das as a source material 4 provided germanium can also with other dopants, such as Antimony, phosphorus, boron, gallium or aluminum, be doped.
Die Dotierung der Germaniumscheiben 6 mit Arsen erfolgt bei den für die Diffusion in Germanium geeigneten Temperaturen, etwa bei 600 - 850 OC, Unmittelbar vor diesem Diffusionsvorgang wird das Quellenmaterial 4 einem Oxidationsprozeß unterzogen. Hierzu wird das als Quellenmaterial 4 vorgesehene, mit Arsen dotierte Germanium zunächst in einem Achatmörser bis zu einer Teilchengröße von etwa 10 /um zerrieben. Dieses pulverisierte Quellenmaterial 14 wird dann, wie in Fig. 2 dargestellt, in ein Schiffchen 15 gebracht. Das Schiffchen 15 wird in ein Quarzrohr 13 eingeschoben, welches sich im Innern eines mit Heizwicklungen 20 versehenen Rohrofens 10 befindet. Das Quarzrohr 13 ist an seinem einen Ende über ein Rohr 16 an einen mit Wasser 18 teilweise gefüllten Behälter 17 angeschlossen. Unterhalb des Wasserspiegels 21 ist- die Öffnung 23 eines Rohres 22 vorgesehen, das über ein Dosierventil 24 mit seinem anderen Ende mit einem Sauerstoffvorrat .25 verbunden ist.The germanium disks 6 are doped with arsenic for The diffusion in germanium suitable temperatures, around 600 - 850 OC, Immediately Before this diffusion process, the source material 4 is subjected to an oxidation process. For this purpose, the arsenic-doped germanium provided as the source material 4 is used first ground in an agate mortar to a particle size of about 10 μm. This powdered source material 14 is then, as shown in Fig. 2, in brought a shuttle 15. The shuttle 15 is pushed into a quartz tube 13, which is located inside a tube furnace 10 provided with heating coils 20. The quartz tube 13 is on his one end via a pipe 16 to one Container 17 partially filled with water 18 is connected. Below the water level 21 - the opening 23 of a tube 22 is provided, which via a metering valve 24 at its other end is connected to an oxygen supply .25.
Nach der Öffnung des Dosierventils 24 strömt Sauerstoff aus dem Sauerstoffvorrat 25 über das Rohr 22 aus der Öffrnrng 23 aus. Der Sauerstoff durchquert das Wasser 18 bis zu dessen Wasserspiegel 21. Der dadurch gebildete feuchte Sauerstoff strömt über das Rohr 16 in das Quarzrohr 13 ein. Er durchquert das Quarzrohr 13, das durch den Rohrofen 10 mit Hilfe der Heizwicklungen 20 bei etwa 350 °O gehalten wird und überströmt das Quellenmaterial 14. Dieser Vorgang wird etwa 30 Minuten lang durchgeführt. Die Oberfläche des das Quellenmaterial 14 bildenden Germaniumpulvers wird dadurch in definierter Weise oxidiert und bildet so das für das in Figur 1 dargestellte und erläuterte Diffusionsverfahren geeignete Quellenmaterial 4.After opening the metering valve 24, oxygen flows out of the oxygen supply 25 from the opening 23 via the tube 22. The oxygen crosses the water 18 to its water level 21. The moist oxygen thus formed flows into the quartz tube 13 via the tube 16. He crosses the quartz tube 13, which by the tube furnace 10 is kept at about 350 ° O with the aid of the heating coils 20 and overflows the source material 14. This process is carried out for about 30 minutes. The surface of the germanium powder forming the source material 14 is thereby oxidized in a defined manner and thus forms the one shown in FIG and explained diffusion methods suitable source material 4.
3 Patentansprüche 2 Figuren3 claims 2 figures
Claims (3)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4179326A (en) * | 1976-04-22 | 1979-12-18 | Fujitsu Limited | Process for the vapor growth of a thin film |
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1971
- 1971-05-17 DE DE19712124392 patent/DE2124392A1/en active Pending
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