AT211875B - Verfahren zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallinem Halbleitermaterial - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallinem Halbleitermaterial

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AT211875B
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   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallinem Halbleitermaterial 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallinem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, durch Auflegieren von Folien aus Bor enthaltendem   ! Gold und   ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des borhaltigen Goldes Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter   Druck zusammengepresst   und mehrere Tage lang bei einer unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes liegenden Temperatur getempert werden und der Pressling anschliessend aufgeschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt wird. 



   Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines n-dotierten Bereiches in Körpern aus Silizium bekannt geworden, bei dem einem aus Gold bestehenden Teil vor dessen Verbindung mit dem Silizium ein Donator-Element, z. B. Antimon,   zulegiert   wird. 



   Ferner ist es bekannt, zur Herstellung des p-dotierten Bereiches in Körpern aus Halbleitermaterial auf diese einen aus Aluminium bestehenden Teil aufzulegieren. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass hiebei relativ hohe Temperaturen (7000 C) zur Anwendung kommen müssen, wodurch die Lebensdauer der   Minoritätsträger   stärker herabgesetzt wird als bei der   Einlegierung von   Teilen aus Gold in den Halbleiterkörper   (400-500    C). 



   Es hat deshalb nicht an Anstrengungen gefehlt, die günstigen Bedingungen beim Auflegieren von Teilen aus Gold, die das Dotierungsmaterial enthalten, auf Halbleiterkörper auch zur Herstellungvon p-dotierten Bereichen auszunutzen. Es wurden insbesondere Versuche unternommen, Bor auf diese Weise in das Halbleitermaterial einzubringen, weil mit Bor wegen seiner hohen Löslichkeit im Silizium - der Verteilungskoeffizient ist nahezu   l-eine   hohe Dotierungskonzentration erreicht werden kann. Das Einbringen von Bor durch Diffusion gemäss einem bekannten Verfahren weist den Nachteil sehr hoher Temperaturen   (900-1300    C) und der damit verbundenen starken Herabsetzung der Lebensdauer der Minoritätsträger auf.

   Da Bor mit Gold nicht zusammengeschmolzen werden kann (es löst sich nicht im Gold, sondern treibt aus der Schmelze   auf),   wurde der Vorschlag gemacht, festes Bor in die flüssige   Gold-Sili-     zium-Legierung   einzuführen. Dies kann beispielsweise so geschehen, dass zunächst amorphes Bor in Pulverform in eine Goldfolie mechanisch eingewalzt oder fein verteilt auf diese aufgestreut wird und dann diese Goldfolie auf den Halbleiterkörper aufgelegt und das Ganze erwärmt wird. Hiebei bildet das Gold mit einem Teil des Halbleitermaterials eine flüssige Legierung, in welche Bor ein-und bis zur Legierungsfront vordringt. 



   Die Erfindung zeigt nun einen Weg, borhaltiges Gold zu erzeugen und mit Hilfe von aus diesem bor- 
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 vorgang herzustellen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass sich mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens doch Bor in Gold lösen lässt. Werden Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepresst und mehrere Tage lang bei einer unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes liegenden Temperatur getempert, so diffundiert Bor in genügender Menge in das angrenzende Gold bzw. umgekehrt, so dass hiedurch in etwa eine Bor-Gold-Legierung entsteht. Es zeigt sich anschliessend, dass das Bor im Gold nicht mehr in (relativ)   grobstückiger,   sondern in der Hauptsache in molekularer Verteilung vorliegt.

   Auch beim anschliessenden Schmelzen und Auswalzen zu einer Folie findet keine Entmischung in einem ins Gewicht fallenden Ausmass statt. 

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   Es besteht somit auch die Möglichkeit, den getemperten Pressling mit einer weiteren Menge Gold und/oder andern Materialien zusammenzuschmelzen, insbesondere solchen Stoffen, welche die Legie- rungsgüte verbessern.   Z. B.   hat es sich als zweckmässig erwiesen, der   Goldfolie   geringe Mengen von
Gallium und/oder Indium zuzusetzen. Diese beiden Stoffe, die ebenfalls p-dotierend wirken, erhöhen die
Dotierungskonzentration nur in unmerklichem Masse, erleichtern aber die Benetzung und Legierungsbil- dung ganz beträchtlich, wodurch sich eine wesentlich grössere Sicherheit in der Beherrschung des Legie- rungsverfahrens erzielen lässt. Weiters hat es sich noch als vorteilhaft herausgestellt, die Bor enthaltende
Goldfolie mit einem zusätzlichen Spurengehalt von Sauerstoff und/oder Schwefel zu versehen, z.

   B. in der Grössenordnung von einigen Milliprozenten. Auch hiedurch lässt sich eine Verbesserung der Legie- rungsgüte erzielen. Weiters können noch geringe Mengen von Wismut, beispielsweise 0,   3 - 0, 40/0,   bezogen auf das Gewicht des Goldes, zugegeben werden. Der Wismutzusatz sorgt für eine ebene Legierungs- front. Die leicht n-dotierende Wirkung kann infolge   der starken p-dotierenden Wirkung   des Bors keinen schädigenden Einfluss ausüben. 



   Die praktische Durchführung des Verfahrens geht zweckmässigerweise folgendermassen vor sich :
Goldpulver und Borpulver werden innig miteinander gemengt und unter Druck zusammengepresst. Es hat sich dabei als zweckmässig erwiesen, den Druck möglichst hoch zu wählen, z. B. in der Grössenordnung von   10. 10'3 at. Anschliessend wird'der   Pressling im Vakuum oder unter Schutzgas bei zirka 9000 C mehrere Tage lang getempert. Man muss auf jeden Fall unter der Schmelztemperatur des Goldes (10630 C) bleiben, wobei sich die Temperatur von zirka 900  C als besonders günstig herausstellte. Anschliessend wird von einem Teil des Presslings der Borgehalt bestimmt und der andere Teil mit einer entsprechend bemessenen Menge Gold zusammengeschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt. Entsprechend geformte,   z.

   B.   durch Ausstanzen hergestellte Stücke dieser Goldfolie werden dann auf den Halbleiterkörper   auflegiert.   



   Die Zugabe der ändern Legierungsbestandteile kann ebenfalls bei dem Zusammenschmelzen des Presslings mit dem Gold vorgenommen werden. So kann man beispielsweise einen Teil Wismut rösten (unter Lufzuttitt erhitzen) und einen   andem   Teil Wismut schwefeln (in   Fulverform   zusammen mit Schwefelblüte erhitzen) und nach der Bestimmung des Gehaltes an Sauerstoff bzw. Schwefel entsprechende Mengen dieser beiden Sorten, eventuell mit einem weiteren Teil unbehandelten Wismuts dem getemperten Pressling beigeben. Auch die   Schmelzvorgänge werden vorteilhaft   im Vakuum oder unter Schutzgas   durchgeführt. 



  PATENT ANSPRÜCHE :    
1.   Verfahren zur Herstellung   eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallnem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, durch Auflegieren von Folien aus Bor enthaltendem Gold, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des borhaltigen Goldes Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepresst und mehrere Tage lang bei einer unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes liegenden Temperatur getempert werden, und der Pressling anschliessend aufgeschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressling mit einer weiteren Menge Gold zusammengeschmolzen wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung im Vakuum oder unter Schutzgas durchgeführt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung bei 9000 C durchgeführt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bor enthaltenden Goldfolie geringe Mengen Gallium und/oder Indium zugesetzt werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bor enthaltende Goldfolie mit einem zusätzlichen Spurengehalt an Sauerstoff versehen wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bor enthaltende Goldfolie mit einem zusätzlichen Spurengehalt an Schwefel versehen wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Borpulver und Goldpulver unter einem Druck von mehreren tausend Atmosphären zusammengepresst werden.
AT891759A 1959-05-12 1959-12-09 Verfahren zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus im wesentlichen einkristallinem Halbleitermaterial AT211875B (de)

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