Procedimiento de dopaje de un material semiconductor.

Procedimiento de dopaje de un material semiconductor, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- Prever un crisol

(1) que contiene una carga (4) de dicho material semiconductor,

- Disponer un material dopante (6) en un recipiente sacrificial (5) cerrado, estando el recipiente sacrificial (5) formado por dicho material semiconductor,

- Introducir el recipiente (5) en el crisol (1)

- Fundir el contenido del crisol (1).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/000385.

Solicitante: APOLLON SOLAR.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 66, Cours Charlemagne Immeuble "Le Factory" 69002 Lyon FRANCIA.

Inventor/es: EINHAUS,ROLAND, LAUVRAY,HUBERT, FORSTER,MAXIME, FOURMOND,ERWANN, STADLER,JACKY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CRECIMIENTO DE CRISTALES > CRECIMIENTO DE MONOCRISTALES (por sobrepresión,... > Crecimiento de monocristales por simple solidificación... > C30B11/04 (introduciendo en el baño fundido el material a cristalizar o los reactivos que lo forman in situ )

PDF original: ES-2528618_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de dopaje de un material semiconductor.

Campo técnico de la invención

La invención se refiere a un procedimiento de dopaje de un material semiconductor.

Estado de la técnica En el campo de la electrónica y la fotovoltaica, es importante controlar la cantidad de impurezas dopantes presente en el interior de la matriz cristalina de un material semiconductor.

Ante la dificultad para realizar un material semiconductor que comprenda las concentraciones deseadas de impurezas eléctricamente activas, la industria ha decidido eliminarlas para obtener materiales muy poco dopados. Una vez que el material se ha librado de estas impurezas, es conformado y a continuación dopado de nuevo con otras técnicas que garantizan un mejor control del nivel de dopantes.

Este método de realización es largo y costoso, ya que requiere eliminar impurezas dopantes que serán 20 reintroducidas a continuación a la concentración deseada.

Cuando se desea incorporar dopantes en un material semiconductor, estos dopantes se incorporan, antes de la cristalización, en la carga fundida, o en la carga antes de la etapa de fusión. Sin embargo, tanto en un caso como en el otro, la cantidad final de dopantes en el material semiconductor cristalizado no siempre corresponde a la cantidad depositada en el crisol. Habitualmente se utilizan diferentes métodos de introducción de los dopantes, pero estos métodos están todos asociados a riesgos de contaminación y/o a problemas de control de la cantidad exacta de dopantes incorporados. Del mismo modo, la distribución de los dopantes en el crisol no es homogénea, lo que plantea desigualdades de propiedad eléctrica en el material semiconductor.

Objeto de la invención

Se constata que existe una necesidad de prever un procedimiento de dopaje de los materiales semiconductores que sea fácil de implementar, económico y que garantice un buen control de la cantidad de dopantes incorporados.

El procedimiento según la invención se caracteriza porque comprende las etapas siguientes:

- Prever un crisol que contiene una carga de dicho material semiconductor, -Disponer un material dopante en un recipiente sacrificial cerrado, estando el recipiente sacrificial formado por dicho material semiconductor, -Fundir el contenido del crisol.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características surgirán más claramente de la descripción a continuación de realizaciones 45 particulares de la invención que se dan a modo de ejemplos no limitantes y representadas en los dibujos adjuntos, en los que la figura única representa, en corte de manera esquemática, un crisol que comprende una carga de material semiconductor provisto de un recipiente sacrificial.

Descripción de una realización preferente de la invención

Como se ilustra en la figura 1, el crisol 1 comprende un fondo 2 y paredes laterales 3. El crisol 1 se llena con una carga 4 de material semiconductor. El material semiconductor es, por ejemplo, silicio, una aleación de siliciogermanio, SiC, un compuesto binario de tipo lll-V o II-VI como GaAs o CdTe o también un compuesto ternario de tipo lll-V o II-VI como AIGaAs o HgCdTe.

Según el sector tecnológico objetivo, la carga 4 de material semiconductor comprende niveles de impurezas dopantes eléctricamente activas bien definidos. Estos niveles de impurezas están definidos para proporcionar un material semiconductor sólido compatible con la aplicación seleccionada. Para una aplicación de tipo microelectrónica, la carga 4 de material semiconductor está muy débilmente dopada. Para una aplicación de tipo 2

fotovoltaico, la carga 4 de material semiconductor puede contener más impurezas dopantes. La distribución de las impurezas en la carga 4 es libre antes de la fusión. La carga 4 puede contener material semiconductor muy débilmente dopado al lado de un bloque de material semiconductor dopado más fuertemente. La carga 4 puede contener también uno o varios bloques de material dopante en el interior del crisol 1.

Para obtener, al final, la concentración deseada de dopantes en el material cristalizado, la carga 4 es analizada para medir la cantidad de material semiconductor presente, la cantidad de dopantes presentes y la cantidad de impurezas a incorporar. Esta etapa puede realizarse en cualquier momento antes de la fusión de la carga.

Un recipiente sacrificial 5 cerrado que contiene uno o varios materiales dopantes 6 se coloca en la carga 4 de material semiconductor en el interior del crisol 1. En una realización particular, una pluralidad de recipientes sacrificiales 5 cerrados se introducen en la carga 4. La distribución de los recipientes puede ser cualquiera o seleccionarse para obtener, en cuanto se inicia la fusión, una muy buena homogeneidad. El recipiente sacrificial adicional presente en la carga puede contener el mismo dopante o mezcla de dopantes que el recipiente sacrificial.

En otra realización, el recipiente sacrificial adicional contiene dopantes diferentes del recipiente sacrificial adicional.

La utilización de varios recipientes 5a, 5b que contienen los mismos dopantes o dopantes diferentes permite favorecer la homogeneidad en la carga fundida. Esto permite también utilizar recipientes 5a, 5b que tienen temperaturas de fusión diferentes y, por lo tanto, incorporar gradualmente los dopantes en la carga o evitar la incorporación simultánea de dos dopantes diferentes. Es interesante entonces utilizar recipientes sacrificiales 5 que presentan, entre sí, temperaturas de fusión diferentes.

El recipiente 5 es sacrificial, ya que se fundirá para formar parte de la carga 4 en estado líquido que dará el material semiconductor cristalizado. El recipiente sacrificial 5 está formado por un material que forma una parte de la carga 4.

El material que constituye el recipiente 5 cerrado es, preferentemente, el material semiconductor a fundir. Este material semiconductor puede estar dopado o no. Sin embargo, también es posible formar el recipiente 5 cerrado con otro material, por ejemplo, con una impureza dopante a incorporar.

En una realización preferente, el recipiente sacrificial 5 está formado en un material que presenta una temperatura de fusión cercana o igual a la temperatura de fusión del constituyente principal de la carga 4 a fundir. De esta manera, el recipiente sacrificial 5 no se degrada antes de que una cantidad suficiente de material fundido proveniente de la carga 4 lo rodee y/o lo corone.

Preferentemente, las dimensiones del recipiente sacrificial 5 también se seleccionan de manera que la liberación del material dopante 6 tenga lugar cuando una cantidad suficiente de material fundido esté presente. Las dimensiones del recipiente dependen de la granulometría del dopante. Preferentemente, el volumen del recipiente 5 está comprendido entre varios milímetros cúbicos y varios centímetros cúbicos. Sin embargo, pueden utilizarse dimensiones superiores incluso si se vuelve preferible trabajar con varios recipientes 5.

Una vez colocada la carga 4 de material semiconductor en el crisol 1 con el recipiente cerrado 5 que contiene uno o varios dopantes, la carga 4 se funde. El recipiente sacrificial 5 también se funde, lo que libera los dopantes 6 colocados en el interior del recipiente 5. De esta manera, las impurezas dopantes 6 se incorporan en el baño fundido en el interior del crisol 1. Todo el contenido del crisol 1 se funde y sirve para formar el material semiconductor cristalizado.

La utilización de un recipiente sacrificial 5 cerrado que contiene al menos una impureza dopante 6 es particularmente ventajosa. La impureza dopante 6 puede estar en estado de cuerpo puro o de aleación.

Cuando el recipiente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de dopaje de un material semiconductor, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- Prever un crisol (1) que contiene una carga (4) de dicho material semiconductor, -Disponer un material dopante (6) en un recipiente sacrificial (5) cerrado, estando el recipiente sacrificial (5) formado por dicho material semiconductor, -Introducir el recipiente (5) en el crisol (1)

-Fundir el contenido del crisol (1) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente sacrificial (5) cerrado es hermético.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el crisol (1) está dispuesto en un recinto (7) que trabaja a presión subatmosférica.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente sacrificial (5) cerrado está dispuesto en el tercio inferior de la carga (4) de material semiconductor. 20

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende la utilización de un recipiente sacrificial (5a, 5b) adicional.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el recipiente sacrificial (5a) y el 25 recipiente sacrificial (5b) adicional presentan temperaturas de fusión diferentes.