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Verfahren zur Herstellung von Halbleitern mit legierten pn-Übergängen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitern mit legierten pn-Übergängen, insbesondere Legierungstransistoren.
Bei der Herstellung solcher Halbleiter wurde bisher das Halbleitermaterial zunächst gesägt, geläppt und schliesslich gebeizt. Man war also stets der Ansicht, dass zur Erzielung guter elektrischer Eigenschaften der Halbleiterkörper bereits vor dem Legierungsprozess glattgebeizt und auf Hochglanz poliert sein müsse.
Demgegenüber wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass zur Verhinderung des Auslaufens des Legierungsmaterials auf der Halbleiteroberfläche die bei der Herstellung des Halbleiterplättchens, beispielsweise durch Sägen oder Läppen, im Oberflächenbereich des Halbleiterkristalls entstehenden Gitterstörun- gen vor dem Legieren nicht beseitigt werden, dass der Kristall gegebenenfalls noch derartweiterbehandelt wird, dass eine gleichmässige relativ starke Kristallgitterstörung geringerer Tiefe, als der Tiefe der Legierungsfront entspricht, entsteht und dass anschliessend das Legierungsmaterial auf die so vorbehandelte. Halbleiteroberfläche aufgebracht und einlegiert wird.
Eine Störung des Kristallgitters im Oberflächenbereich ergibt schon allein das Zusägen des Halbleitermaterials. Das Ausmass der Kristallgitterstörung hängt dann von der Art des Sägeschnitts ab. Wird der zugesägte Halbleiterkörper noch zusätzlich geläppt, so lässt sich eine definierte Kristallgitterstörung0auch durch die Wahl des Läppmittels und des beim Läppen ausgeübten Druckes erzielen. Es ist also grundsätzlich möglich, die gewünschte Kristallgitterstörung durch das Zusägen des Halbleitermaterials allein oder in Verbindung mit dem Läppen der Oberfläche zu schaffen. In beiden Fällen entfällt die bisher übliche Beizbehandlung.
Ganz offensichtlich werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren gegenüber bisher üblichen Verfahren zwei Arbeitsgänge dann eingespart, wenn das Halbleitermaterial vor dem Legierungsprozess einer Sägebehandlung unterworfen wird. und ein Arbeitsgang, wenn der bereits zugesägte Halbleiterkörper ausser - dem noch geläppt wird.
Fertigungstechnische Vorteile ergeben sich aber nicht nur durch den Fortfall der Beizbehandlung und gegebenenfalls auch der Läppbehandlung, sondern auch dadurch, dass bei Anwendung des erfindungsge- mässen Verfahrens eine beträchtliche Menge Halbleitermaterial eingespart wird, da Beizen und Läppen jeweils die Abtragung relativ starker Halbleiterschichten erforderten.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass starke Oberflächenstörungen im Kristallgitter, wie sie nach dem Sägen und Läppen im Oberflächenbereich bis zu einer Tiefe von einigen auftreten, sich nicht nachteilig auf den Legierungsfrontenverlauf im Basisraum des Halbleiterkristalls auswirken und sogar zur Auslaufverhinderung des Legierungsmaterials erwünscht sind. Allerdings sind nach demLegierungsvor- gang die gestörten Oberflächenschichten wieder abzutragen, um so eine unzulässige Oberflächen-Rekombination auszuschliessen. Diese Abtragung erfolgt aber gleichzeitig mit der ohnehin nach dem Legieren erforderlichen Beizbehandlung zur Beseitigung der Randzonenstörungen.
Das erfindungsgemässe Verfahren bringt also eine wirkliche Arbeitseinsparung.
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Die Abtragung nach dem Auflegieren soll aber keineswegs über die Tiefe der Legierungsfront hinaus erfolgen, es genügt sogar die Entfernung einer nur 5-10 li starken Oberflächenschicht entsprechend der Tiefe der Kristallgitterstörungen. Bisher hat man bei der Oberflächenbehandlung nach dem Legierungsprozess weit tiefer, etwa 100 Il, geätzt, weil man glaubte, nur durch eine starke Abtragung alle Störungen beseitigen zu können.
Aus den Fig. 1 und 2ist zu ersehen, wieviel Halbleitermaterialneuerdings ungefähr eingespart werden kann. Die Fig. 1 zeigt die bisher übliche Behandlung des Halbleitermaterials vor dem Legieren, Fig. 2 die nach der Erfindung.
Wollte man nach den bisherigen Verfahren auf eine Halbleiterstärke von etwa 100 u kommen, so wurde der Halbleiterkörper zunächst auf eine Sägestärke von etwa 300 (1) zugeschnitten. Durch das Läp- penreduziertesichdiese Stärke im allgemeinenauf200 Jl (2). und weitere 100 JL (3) erforderte der Beizvor- gang vor dem Legieren.
Dadurch, dass beim erfindungsgemässen Verfahren die stark abtragende Beizbehandlung vor dem Legieren entfällt, führt man den Sägeschnitt nach Fig. 2 so, dass man von vorne herein eine Ausgangsstärke von nur 200 u (4) gegenüber 300 11 (1) früher erhalt. Da dem Legierungsprozess nach demerfindungsgemä- ssen Verfahren nur noch das Läppen der Oberfläche-auch dieses kann entfallen-vorausgeht, spart man dabei ungefähr eine Schichtdicke 5 von etwa 100 li an Halbleitermaterial. Der Läppvorgang erfordert die Schichtdecke 5 und führt zu einer gittergestörten Schicht 6 an der Oberfläche des Halbleiterkörpers.
Durch den Wegfalldes Beizprozesses wird dabei ungefähr eine Schicht von etwa 100 p an Halbleitermaterial eingespart, die bei Verzicht auf Läpp-und Beizbehandlung gleichzeitig sogar 200 Jl beträgt. Bei andern Halbleitermessungen ergeben sich analoge Werte.
Die Erfindung soll am Beispiel der Fig. 3 noch näher erläutert werden. Fig. 3 zeigt die bereits geläppte Halbleiteroberfläche 7 und den Bereich der Kristallgitterstörungen 8. Um die Kristallgitterstörungen nach dem Legierungsvorgang wieder beseitigen zu können, ist dafür zu sorgen, dass diese sich nicht über die Legierungsfront 9 hinaus in den Halbleiterkörper erstrecken. Das Ausmass der Kristallgitterstörungen hängt, wie bereits gesagt, von dem jeweiligen Läppmittel und dem Druck ab, der beim Läppen aufgewendet wird. Durch entsprechende Wahl des Lappmittels mit dem beim Läppen aufgewendeten Druck kann also das Ausmass der Kristallgitterstörungen festgelegt werden. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass bei Verwendung von nur gesägten und ungebeizten Halbleiteroberflächen die Gitterstörungstiefe von der Art des Sägeschnittes abhängt.
Nach Durchführen des Läppprozesses erfolgt nach einer vorangegangenen Reinigung der Halbleiteroberfläche das Aufbringen und Einlegieren des Legierungsmaterials in üblicher Weise. Zur Beseitigung der Randzonenstörungen im Bereich der zur Oberfläche stossenden pn-Schicht ist auch jetzt eine Beizbehandlung notwendig, mit der man gleichzeitig die Abtragung der gestörten Kristalloberflächenschicht 10 verbindet.
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Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit legierten pn-Übergängen, Insbesondere Legierungstransistoren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung des Auslaufens des Legierungsmaterials auf der Halbleiteroberfläche die bei der Herstellung des Halbleiterplättchens, beispielsweise durch Sägen oder Läppen, im Oberflächenbereich des Halbleiterkristalls entstehenden Gitterstörungen vor dem Legieren nicht beseitigt werden, dass der Kristall gegebenenfalls noch derart weiterbehandelt wird, dass eine gleichmässige relativ starke Kristallgitterstörung geringerer Tiefe, als der Tiefe der Legierungsfront entspricht, entsteht und dass anschliessend das Legierungsmaterial auf die so vorbehandelte Halbleiteroberfläche aufgebracht und einlegiert wird.