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Verfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in einem Grundkörper aus vorwiegend einkristallinem Halbleitermaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in einem Grundkör- per aus vorwiegend einkristallinem Halbleitermaterial, insbesondere für Starkstromzwecke, durch Schmelzlegierung, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist :
a) In die eine Flachseite eines scheibenförmigen Grundkörpers 2 aus Halbleitermaterial wird zunächst eine einen dotierenden Stoff zur Erzeugung des dem Grundkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps enthaltende Metallfolie 3 einlegiert. b) Die einlegierte Folie 5 wird dann bis auf die Rekristallisationsschicht 4 abgelöst. c) In die Rekristallisationsschicht 4 wird danach eine weitere in ihrer Stärke geringere Abmessungen aufweisende Metallfolie 6 einlegiert, welche einen stärker dotierenden Stoff zur Erzeugung des Leitfähigkeitstyps des Grundkörpers 2 enthält.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders für solche Fälle, in denen ein pn-Übergang in einem scheibenförmigen Grundkörper geschaffen werden soll, bei dem nur eine Flachseite zugänglich ist bzw. dessen andere Flachseite eine andere Behandlung erhalten soll, beispielsweise bei der Herstellung von Vierschichtelementen.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Vierschicht-Halbleiterelementen nach dem Diffusionsprinzip bekannt geworden. Weiter ist es bereits bekannt, aus drei Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit bestehende Halbleiteranordnungen, beispielsweise Transistoren, durch Schmelzlegierung herzustellen. Da das Legierungsverfahren gegenüber dem Diffusionsverfahren verschiedene Vorteile hat-es treten niedrigere Temperaturen auf, wodurch die Lebensdauer der Minoritätsträger weniger stark herabgesetzt wird, und die Elektroden werden bereits durch das Verfahren selbst mit metallisch leitenden Kontakten
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Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich demgemäss auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit wenigstens vier Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit, insbesondere für Starkstromzwecke, das erfindungsgemäss durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist :
a) In die eine Flachseite eines scheibenförmigen Grundkörpers aus p-leitendem, sehr hochohmigem Silizium wird zunächst eine Folie aus einer Gold-Wismut-Legierung einlegiert. b) Die einlegierte Folie wird dann mit Hilfe von Königswasser bis auf die Rekristallisationsschicht abgelöst. c) In die Rekristallisationsschicht wird danach eine einen p-dotierenden Stoff enthaltende Goldfolie von geringerer Flächenausdehnung und von geringerer Dicke als die Gold-Wismut-Folie einlegiert. d) In die der wismut-dotierten Flachseite gegenüberliegende Flachseite des Silizium-Grundkörpers wird eine weitere, einen dotierenden Stoff enthaltende Goldfolie einlegiert. e) In die wismut-dotierte Rekristallisationsschicht wird in geringem Abstand neben der einen p-dotierenden Stoff enthaltenden Goldfolie wenigstens eine weitere Goldfolie einlegiert.
Zweckmässig werden die Verfahrensschritte c), d) und e) in einem Arbeitsgang durchgeführt. Vorteilhaft wird nach dem Verfahrensschritt b) die Flachseite des Siliziumgrundkörpers, die die Rekristalli-
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sationsschicht enthält, plangeläppt. Hiedurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine ringförmige Goldelektrode von solcher Grösse auf die Rekristallisationsschicht aufzubringen, dass sie die an die Oberfläche tretende Grenze der Rekristallisationsschicht überdeckt. Vorteilhaft werden die Legierungsvorgänge so vorgenommen, dass ein aus Siliziumscheibe und Goldfolie (n) bestehendes Einsatzaggregat in Pulver einer mit den Bestandteilen des Einsatzes nicht reagierenden Substanz eingebettet und unter Anwendung von mechanischem Druck der Erhitzung bis zur Legierungsbildung ausgesetzt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, aus dem weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung hervorgehen. Die Fig. 1 - 6 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte bzw. Entstehungsphasen eines erfindungsgemäss hergestellten Vierschichtelementes. Die Zeichnungen zeigen nur das Prinzip und sind der Deutlichkeit halber vergrössert und etwas verzerrt dargestellt.
Zunächst wird auf eine Halbleiterscheibe 2, beispielsweise eine 150 si starke und einen Durchmesser von etwa 12 mm aufweisende Scheibe aus p-leitendem Silizium von einem spezifischen Widerstand von 100 Ohm cm, eine kleinere Scheibe 3 von beispielsweise 6 mm Durchmesser aufgelegt, die aus einer Folie einer Gold-Wismut-Legierung mit 0, 3 % Wismut-Gehalt von 100 je Stärke ausgestanzt wurde. Danach erfolgt eine Erwärmung dieses Aggregates auf 700 - 9000C, vorzugsweise 8000C. Die Fig. 2 zeigt das Ergebnis. Die Folie 3 ist in die obere Flachseite der Scheibe 2 einlegiert, und nach der Abkühlung hat sich eine Rekristallisationsschicht 4 und eine Schicht 5 aus einem Gold-Wismut-Silizium-Eutektikum gebildet.
Die Rekristallisationsschicht 4 besteht nun aus n-dotiertem Silizium mittlerer Dotierungskonzentration von etwa 1017 bis 1018 Wismut-Atomen pro ems. Sie hat eine Stärke von etwa 30 .
Nun wird die Goldlegierungsschicht 5 mit Hilfe von Königswasser abgelöst, wonach sich das Bild nach Fig. 3 ergibt. Zweckmässigerweise wird in diesem Zustand, also nach dem Verfahrensschritt b), die Oberfläche der Halbleiterscheibe plangeläppt, worauf sich das Bild gemäss Fig. 4 ergibt. In Fig. 3 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, bis zu welcher Tiefe das Läppen durchgeführt wird.
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bracht.
Dies bedeutet zwar einen etwas grösseren Arbeitsaufwand, es hat jedoch den Vorteil, dass die verhältnismässig dicke Gold-Wismutfolie in einen ebenfalls ziemlich massiven Silizium-Einkristall einlegiert wird, so dass übermässige Verformungen der Siliziumscheibe durch mechanische Spannungen vermieden werden.
In die Rekristallisationsschicht 4 wird danach gemäss Verfahrensschritt c) eine einen p-dotierenden Stoff enthaltende Goldfolie von geringerer Flächenausdehnung und von geringerer Dicke als die GoldWismutfolie einlegiert. Hiedurch soll die n-leitende Rekristallisationsschicht 4 bis auf einen schmalen Streifen von wenigen Dicke zur p-Leitung umdotiert werden. Zweckmässigerweise wird dies gleich mit den Verfahrensschritten d) und e) verbunden, um gesonderte Erhitzungsvorgänge für jeden einzelnen Schritt zu sparen. Ausser dem Vorteil der Arbeit-, Zeit- und Energieersparnis ergibt sich daraus noch der weitere Vorzug, dass keine weitere Verschlechterung der Eigenschaften des Grundkörpers 2 durch mehrfache Erwärmungen eintritt.
Als p-dotierende Folie kann zweckmässigerweise eine Gold-Bor-Wismutlegierung verwendet werden.
Infolge des grösseren Verteilungskoeffizienten des Bors im Silizium überwiegt bei einer derartigen Folie die p-dotierende Wirkung bei weitem die schwache n-dotierende Wirkung des Wismuts. Das Wismut hat lediglich den Zweck, für eine gleichmässige Benetzung und Legierungstiefe zu sorgen. An die Stelle der Gold-Bor-Wismut-Folie kann auch beispielsweise eine Aluminiumfolie oder ein anderer p-dotierenderStoff treten. Die Goldlegierung hat aber den Vorteil der leichteren Kontaktierbarkeit.
Demzufolge wird eine Folie 6 aus einer Gold-Bor-Wismutlegierung mit beispielsweise 0, 3 % Wismut und 0, 2 % Bor von etwa 50 li Stärke und 4, 5 mm Durchmesser mitten auf die Rekristallisationsschicht 4 gelegt. Daneben wird in geringem Abstand eine weitere Goldfolie 7 auf die Rekristallisationsschicht gelegt. Weiter wird dieses gesamte Aggregat auf eine weitere, einen dotierenden Stoff enthaltende Goldfolie 8 gelegt (s. Fig. 5) und danach auf etwa 8000C erhitzt, wobei die einzelnen Bestandteile zusammenlegieren. Danach ergibt sich das Bild gemäss Fig. 6.
Vorteilhafterweise wird die Goldfolie 7 ringförmig gestaltet und von einer solchen Grösse gewählt, dass sie die an die Oberfläche tretende Grenze der Rekristallisationsschicht 4 bedeckt, wie dies auch in Fig. 5 dargestellt ist. Sie möge beispielsweise einen Innendurchmesser von 5 mm und einenAussendurchmesser von 7 mm haben. Diese Goldfolie 7 enthält weiterhin einen n-dotierenden Stoff, beispielsweise Antimon. Durch diese Massnahme lässt sich die eben genannte an die Oberfläche tretende Grenze der
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n-dotierten Rekristallisationsschicht 4 zum Verschwinden bringen. Es wird stattdessen eine neue Grenze weiter ausserhalb aufgebaut, siehe Fig. 6, die nicht mehr die Störungen aufweist, die die alte im Laufe der vorhergehenden Behandlung erfahren hatte.
An sich würde eine beliebig geformte Goldfolie genügen, die an Irgendeiner Stelle neben der nach Verfahrensschritt c) aufgebrachten Elektrode zwecks Kontaktierung der Rekristallisationsschicht 4 auf diese aufgebracht wird. Die eben geschilderte Verfahrensweise bietet aber erhebliche Vorteile, insbesondere dann, wenn die Rekristallisationsschicht, wie im vorliegenden Beispiel, plangeläppt wurde und ihre Randlinie damit erhebliche Störungen aufweist.
Die weitere einen dotierenden Stoff enthaltende Goldfolie 8 kann auch einen n-dotierenden Stoff, beispielsweise Antimon, enthalten. Damit ergibt sich dann nach der Schmelz-Legierung ein p-n-p-nElement, wie es-Fig. 6 zeigt. Der p-leitende hochohmige Siliziumgrundkörper 2 zeigt auf der Oberseite eine grössere n-leitende Zone 4, in die eine kleinere p-leitende Zone 9 hoher Leitfähigkeit eingebettet ist. Die letztere trägt eine scheibenförmige, in der Hauptsache aus Gold bestehende Elektrode 10, während das n-leitende Gebiet 4 durch eine ringförmige Elektrode 11 kontaktiert ist, die ebenfalls in der Hauptsache aus Gold besteht, aber sonst natürlich andere Bestandteile als die Elektrode 10 besitzt.
Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Grundkörpers 2 findet sich eine n-leitende Zone 12 hoher Leitfähigkeit, der eine Elektrode 13 vorgelagert ist, die eine ähnliche Zusammensetzung wie die Elektrode 11 aufweist. Bei der Erhitzung ziehen sich die Ränder der Folie 8 (Fig. 5) etwas hoch, wodurch die in Fig. 6 dargestellte Form der Schicht 12 und Elektrode 13 bedingt ist.
Bei dem eben ausgeführten Beispiel des p-n-p-n-Schaltelementes können die n-dotierenden Folien 7 und 8 aus beispielsweise 35 starken Folien einer 0, 5 % Antimon enthaltenden Goldlegierung bestehen.
Im Gegensatz dazu kann für die Herstellung eines p-n-i-p-Transistors die Folie 8 aus einer Gold-BorWismutlegierung bestehen. Bei der Erhitzung entsteht dann eine p-leitende Zone 12 hoher Leitfähigkeit mit einer vorgelagerten Elektrode 13 aus einer Goldlegierung entsprechender Zusammensetzung. Die andern Bestandteile des Halbleiterelementes können wie in dem erstgenannten Beispiel gewählt werden.
Alle Legierungsvorgänge können zweckmässigerweise nach dem in der deutschen Patentschrift Nr. 1015152 und dem Zusatzpatent Nr. 1046198 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Danach wird das aus der Halbleiterscheibe mit aufgelegten Folien bestehende Einsatzaggregat in Pulver einer mit den Bestandteilen des Einsatzes nicht reagierenden Substanz, beispielsweise Graphit, eingebettet und unter Anwendung von mechanischem Druck der Erhitzung bis zur Legierungsbildung ausgesetzt, u. zw. vorteilhafterweise in einer inerten Atmosphäre oder unter Schutzgas. Hiedurch lässt sich eine sichere Handhabung des erfindungsgemässen Verfahrens erreichen.
Das in Fig. 6 dargestellte Halbleiterelement, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, enthält also vier Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit, von denen die beiden äusseren hohe Leitfähigkeit besitzen, während eine der beiden inneren Schichten hochohmig ist und die andere von mittlerer Leitfähigkeit und sehr dünn (1 - 10 fi). Mit Ausnahme der hochohmigen inneren Schicht 2, die aus dem Ausgangsmaterial besteht, sind alle andern Schichten mit in der Hauptachse aus Gold bestehenden Elektroden versehen, so dass sie sehr leicht kontaktiert werden können, beispielsweise durch Anlöten oder Anlegieren von Zuführungsleitem.
Die Erfindung bleibt selbstverständlich nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise lässt sich durch Wahl grösserer bzw. kleinerer Durchmesser der einzelnen Scheiben und Folien leicht eine Anpassung an die geforderten Stromstärken erreichen.
Für die Herstellung von Vierschichtelementen aus n-leitendem Grundkörpermaterial geht man genau wie im ersten Beispiel von hochohmigem Halbleitermaterial (20-150 Ohm cm) aus, natürlich in diesem Fall von n-leitendem. Auch im übrigen kann das Verfahren ganz ähnlich dem ersten Beispiel durchgeführt werden. Für die Herstellung einer p-leitenden Schicht mittlerer Dotierungskonzentration kann man beispielsweise in die eine Flachseite des scheibenförmigen Grundkörpers eine Aluminiumfolie bei einer Temperatur von 8000C einlegieren.
Mit Hilfe einer Säure (Salzsäure, Schwefelsäure, Königswasser od. dgl.) wird dann anschliessend gemäss Verfahrensschritt b) die Folie bis auf die Rekristallisationsschicht abgelöst, worauf sich wiederum ein Läppvorgang gemäss dem vorangehenden Beispiel anschliessen kann. Danachkann eineFolie aus einer Gold-Antimon-Legierung (0, 5% Sb) in die Rekristallisationsschicht einle- giert werden, die bis zu einer gewissen Tiefe eine Umdotierung der p-leitenden Rekristallisationsschicht zur n-Leitung bewirkt.
In die andere Flachseite des scheibenförmigen Grundkörpers kann zur Herstellung eines p-n-p-n-Elementes eine Gold-Bor-Wismutfolie bzw, eine Aluminiumfolie einlegiert werden. Zur Herstellung eines n-p-i-n-Transistors findet zweckmässigerweise an dieser Stelle eine Gold-Antimon-Folie Verwendung. Es entstehen wieder wie im ersten Ausführungsbeispie1 Vierschichtelemente mit zwei aussenliegenden Schich-
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ten hoher Leitfähigkeit und je einer inneren Schicht mittlerer Dotierungskonzenttation und einer inneren Schicht hohen Widerstandes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in einem Grundkörper aus vorwiegend einkristallinem Halbleitermaterial, insbesondere für Starkstromzwecke, durch Schmelzlegierung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte : a) In die eine Flachseite eines scheibenförmigen Grundkörpers (2) aus Halbleitermaterial wird zunächst eine einen dotierenden Stoff zur Erzeugung des dem Grundkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps enthaltende Metallfolie (3) einlegiert. b) Die einlegierte Folie (5) wird dann bis auf die Rekristallisationsschicht (4) abgelöst. c) In die Rekristallisationsschicht (4) wird danach eine weitere, in ihrer Stärke geringere Abmessungen aufweisende Metallfolie (6) einlegiert, welche einen stärker dotierenden Stoff zur Erzeugung des Leitfähigkeitstyps des Grundkörpers (2) enthält.
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Process for the production of pn junctions in a base body made predominantly of single-crystal semiconductor material
The invention relates to a method for producing pn junctions in a base body from predominantly single-crystal semiconductor material, in particular for high-voltage purposes, by fusible alloy, which is characterized by the following method steps:
a) In one flat side of a disk-shaped base body 2 made of semiconductor material, a metal foil 3 containing a doping substance for producing the conductivity type opposite to the base body is initially alloyed. b) The alloyed film 5 is then peeled off except for the recrystallization layer 4. c) A further metal foil 6 having smaller dimensions is then alloyed into the recrystallization layer 4 and which contains a more highly doping substance for generating the conductivity type of the base body 2.
The method according to the invention is particularly suitable for those cases in which a pn junction is to be created in a disk-shaped base body in which only one flat side is accessible or the other flat side is to receive a different treatment, for example in the production of four-layer elements.
Processes for producing four-layer semiconductor elements according to the diffusion principle have already become known. Furthermore, it is already known to produce semiconductor arrangements consisting of three layers of different conductivity, for example transistors, by fusible alloying. Since the alloying process has various advantages over the diffusion process - lower temperatures occur, as a result of which the service life of the minority carriers is reduced less, and the electrodes are already provided with metallically conductive contacts by the process itself
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One embodiment of the invention accordingly relates to a method for producing semiconductor arrangements with at least four layers of different conductivity, in particular for high current purposes, which method is characterized according to the invention by the following method steps:
a) A foil made of a gold-bismuth alloy is first alloyed into one flat side of a disk-shaped base body made of p-conductive, very high-resistance silicon. b) The alloyed film is then peeled off with the help of aqua regia down to the recrystallization layer. c) A gold foil containing a p-doping substance and having a smaller area and thickness than the gold-bismuth foil is then alloyed into the recrystallization layer. d) A further gold foil containing a doping substance is alloyed into the flat side of the silicon base body opposite the bismuth-doped flat side. e) At least one further gold foil is alloyed into the bismuth-doped recrystallization layer in addition to the gold foil containing a p-doping substance at a small distance.
Process steps c), d) and e) are expediently carried out in one operation. Advantageously, after process step b), the flat side of the silicon base body, which the recrystalline
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sation layer contains, lapped flat. This creates the possibility of applying a ring-shaped gold electrode of such a size to the recrystallization layer that it covers the boundary of the recrystallization layer which comes to the surface. The alloying processes are advantageously carried out in such a way that an insert unit consisting of silicon wafer and gold foil (s) is embedded in powder of a substance that does not react with the constituents of the insert and subjected to heating until the alloy is formed using mechanical pressure.
In the drawing, an embodiment is shown, from which further details and advantages of the invention emerge. FIGS. 1-6 show the individual process steps and / or development phases of a four-layer element produced according to the invention. The drawings only show the principle and have been enlarged and somewhat distorted for the sake of clarity.
First, on a semiconductor wafer 2, for example a 150 si thick and about 12 mm diameter disk made of p-conductive silicon with a resistivity of 100 ohm cm, a smaller disk 3, for example 6 mm in diameter, made of a film a gold-bismuth alloy with 0.3% bismuth content of 100 per thickness was punched out. This unit is then heated to 700-9000C, preferably 8000C. Fig. 2 shows the result. The foil 3 is alloyed into the upper flat side of the disk 2, and after cooling, a recrystallization layer 4 and a layer 5 made of a gold-bismuth-silicon eutectic have formed.
The recrystallization layer 4 now consists of n-doped silicon with an average doping concentration of approximately 1017 to 1018 bismuth atoms per ems. It has a strength of about 30.
The gold alloy layer 5 is now removed with the aid of aqua regia, after which the picture according to FIG. 3 results. In this state, that is to say after method step b), the surface of the semiconductor wafer is expediently lapped flat, which results in the image according to FIG. 4. In FIG. 3, a dashed line indicates the depth to which the lapping is carried out.
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brings.
Although this means a somewhat greater amount of work, it has the advantage that the relatively thick gold-bismuth foil is alloyed into an equally massive silicon single crystal, so that excessive deformations of the silicon wafer due to mechanical stresses are avoided.
In the recrystallization layer 4, according to method step c), a gold foil containing a p-doping substance and having a smaller surface area and a smaller thickness than the gold bismuth foil is then alloyed. As a result, the n-conducting recrystallization layer 4 is to be redoped to form the p-line, except for a narrow strip of a few thickness. This is expediently combined with process steps d) and e) in order to save separate heating processes for each individual step. In addition to the advantage of saving work, time and energy, there is also the further advantage that there is no further deterioration in the properties of the base body 2 as a result of multiple heating.
A gold-boron-bismuth alloy can expediently be used as the p-doping film.
As a result of the larger distribution coefficient of boron in silicon, the p-doping effect of such a film far outweighs the weak n-doping effect of bismuth. The only purpose of the bismuth is to ensure uniform wetting and alloy depth. The gold-boron-bismuth foil can also be replaced, for example, by an aluminum foil or another p-doping substance. The gold alloy, however, has the advantage that it can be contacted more easily.
Accordingly, a foil 6 made of a gold-boron-bismuth alloy with, for example, 0.3% bismuth and 0.2% boron, about 50 μl thick and 4.5 mm in diameter, is placed in the middle of the recrystallization layer 4. In addition, a further gold foil 7 is placed on the recrystallization layer at a small distance. This entire aggregate is then placed on another gold foil 8 containing a doping substance (see FIG. 5) and then heated to about 80 ° C., the individual components alloying together. Then the picture according to FIG. 6 results.
The gold foil 7 is advantageously designed in the shape of a ring and is selected to be of such a size that it covers the boundary of the recrystallization layer 4 that comes to the surface, as is also shown in FIG. 5. For example, it may have an inside diameter of 5 mm and an outside diameter of 7 mm. This gold foil 7 also contains an n-doping substance, for example antimony. By this measure, the just mentioned boundary of the
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Make n-doped recrystallization layer 4 disappear. Instead, a new boundary is set up further outside, see FIG. 6, which no longer has the disturbances that the old one had experienced in the course of the previous treatment.
A gold foil of any shape, which is applied to the recrystallization layer 4 at any point next to the electrode applied according to method step c) for the purpose of contacting the latter, would be sufficient. However, the procedure just described offers considerable advantages, in particular when the recrystallization layer has been lapped flat, as in the present example, and its edge line therefore has considerable defects.
The further gold foil 8 containing a doping substance can also contain an n-doping substance, for example antimony. This then results in a p-n-p-n element after the melting alloy, as shown in FIG. 6 shows. The p-conducting high-resistance silicon base body 2 has a larger n-conducting zone 4 on the top, in which a smaller p-conducting zone 9 of high conductivity is embedded. The latter carries a disk-shaped electrode 10 consisting mainly of gold, while the n-conductive region 4 is contacted by an annular electrode 11, which also consists mainly of gold, but otherwise of course has different components than the electrode 10.
On the opposite flat side of the base body 2 there is an n-conductive zone 12 of high conductivity, which is preceded by an electrode 13 which has a similar composition to the electrode 11. When heated, the edges of the film 8 (FIG. 5) pull up somewhat, which causes the shape of the layer 12 and electrode 13 shown in FIG. 6.
In the example of the p-n-p-n switching element just given, the n-doping foils 7 and 8 can consist of, for example, 35 thick foils of a gold alloy containing 0.5% antimony.
In contrast to this, for the production of a p-n-i-p transistor, the foil 8 can consist of a gold-boron-bismuth alloy. During the heating, a p-conductive zone 12 of high conductivity is then created with an upstream electrode 13 made of a gold alloy of a corresponding composition. The other components of the semiconductor element can be selected as in the first example mentioned.
All alloying processes can expediently be carried out according to the method described in German patent specification No. 1015152 and additional patent No. 1046198. Thereafter, the insert assembly consisting of the semiconductor wafer with the applied foils is embedded in powder of a substance that does not react with the constituents of the insert, for example graphite, and subjected to heating until the alloy is formed using mechanical pressure, u. between. Advantageously in an inert atmosphere or under protective gas. This enables safe handling of the method according to the invention to be achieved.
The semiconductor element shown in FIG. 6, which was produced by the method according to the invention, thus contains four layers of different conductivity, of which the two outer layers have high conductivity, while one of the two inner layers is high-resistance and the other has medium conductivity and is very thin ( 1 - 10 fi). With the exception of the high-resistance inner layer 2, which consists of the starting material, all other layers are provided with electrodes made of gold in the main axis, so that they can be contacted very easily, for example by soldering or alloying supply conductors.
The invention is of course not restricted to the embodiment described. For example, by choosing larger or smaller diameters of the individual disks and foils, an adaptation to the required current strengths can easily be achieved.
For the production of four-layer elements from n-conducting base material, as in the first example, one starts from high-resistance semiconductor material (20-150 Ohm cm), in this case of course from n-conducting. In other respects, too, the method can be carried out very similarly to the first example. To produce a p-conductive layer with a medium doping concentration, an aluminum foil can be alloyed into one flat side of the disk-shaped base body at a temperature of 800 ° C., for example.
With the help of an acid (hydrochloric acid, sulfuric acid, aqua regia or the like), the film is then peeled off down to the recrystallization layer in accordance with process step b), which in turn can be followed by a lapping process according to the previous example. A foil made of a gold-antimony alloy (0.5% Sb) can then be inserted into the recrystallization layer, which causes redoping of the p-conducting recrystallization layer to form the n-line up to a certain depth.
A gold-boron-bismuth foil or an aluminum foil can be alloyed into the other flat side of the disk-shaped base body to produce a p-n-p-n element. To produce an n-p-i-n transistor, a gold-antimony foil is expediently used at this point. As in the first exemplary embodiment, four-layer elements with two outer layers are created
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th high conductivity and an inner layer of medium doping concentration and an inner layer of high resistance.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of pn junctions in a base body made of predominantly single-crystal semiconductor material, in particular for high-voltage purposes, by fusible alloy, characterized by the following process steps: Production of the metal foil (3) containing the opposite conductivity type to the base body. b) The alloyed film (5) is then peeled off except for the recrystallization layer (4). c) In the recrystallization layer (4), a further metal foil (6) with smaller dimensions is then alloyed, which contains a more highly doping substance for generating the conductivity type of the base body (2).