<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Herstellen und Kontaktieren einer Halbleitervorrichtung und nach diesem
Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Kontaktieren einer Halbleitervorrichtung und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtungen. Bei diesem Verfahren wird ein Scheiben- förmiger Halbleiterkörper auf einen insbesondere metallischen Träger unter Verwendung eines auf dem
Träger gut haftenden und sich mit dem Halbleiter legierenden Haftmetalls aufgebracht und der scheiben- förmige Halbleiterkörper nach seiner Befestigung auf dem Träger chemisch und/oder mechanisch auf die gewünschte geringe Dicke gebracht. Dabei wird zur Befestigung des Halbleiterkörpers ein dotierend wirkendes Haftmetall insbesondere aus der III. oder V. Gruppe des periodischen Systems verwendet.
Durch Einlegieren des Haftmetalls wird der Halbleiterkörper entweder zum Erzielen eines pn-über- gangsfreien Kontakts überdotiert oder zur Erzeugung eines pn-Übergangs umdotiert. Ausserdem wird auf der dem Träger abgewandten Seite des dünnen Halbleiterkörpers zur Bildung des pn-Übergangs ein
Dotierungsmetall eindiffundiert.
Eine nähere Erläuterung der Erfindung soll an Hand der Zeichnung gegeben werden.
In Fig. 1 ist der vorzugsweise metallische Träger 2, der z. B. aus Tantal besteht, und der z. B. aus
Germanium bestehende scheibenförmige Halbleiterkörper 1 dargestellt. Die einander gegenüberliegenden gleichgrossen Flächen des Trägers und der Halbleiterscheibe werden zunächst plangeläppt und poliert und mit dem dotierend wirkenden Haftmetall 3 überzogen. Das Haftmetall kann dabei z. B. Aluminium sein, das auf die vorhandenen Oberflächen aufgedampft und gegebenenfalls einlegiert wird. Dann werden der Halbleiterkörper 1 und der Träger 2 mit ihren mit dem Haftmetall 3 überzogenen Oberflächen über- einander gelegt und bei einer Temperatur, die über der Legierungstemperatur des Haftmetalls mit dem
Halbleiterkörper liegt, unter Druck zusammenlegiert.
Beim Ausführungsbeispiel betrug die Temperatur zum Auflegieren eines Germaniumkörpers auf einen Tantalträger mit Aluminium als Haftmetall etwa
700 C. Bei diesem zusammenlegierten System kann nun die Halbleiterscheibe 1 durch Schleifen und/oder Ätzen sehr dünn gemacht werden, ohne dass die Handlichkeit oder wegen der Sprödigkeit des Halbleiter- materials die Stabilität des Systems kleiner wird.
Man erhält mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine Halbleitervorrichtung, wie sie z. B. in Fig. 2 dargestellt ist, bei der eine dünne Halbleiterscheibe auf ihrer ganzen Fläche mit dem Trägerkörper fest ver- bunden ist. Mit den üblichen Schleif- und Poliermethoden oder durch Ätzen erhält man Halbleiterschichten von etwa 10 p. Dicke und etwa 1 cm2 Fläche.
In Fig. 3 ist ein Gleichrichter dargestellt, bei dem die dem Träger abgewandte Seite der Halbleiterscheibe auf ihrer ganzen Fläche umdotiert ist. Der Träger 2 kann z. B. wieder aus Tantal bestehen. Der chemisch und/oder mechanisch auf die gewünschte Dicke abgetragene Halbleiterkörper 1 ist durch das
Haftmetall 3 mit dem Träger verbunden. Zum Erzielen eines pn-übergangsfreien Kontakts ist dabei das Haftmetall 3 so gewählt worden, dass es den gleichen Leitungstypus erzeugt, wie ihn die Halbleiter- scheibe 1 aufweist. Ist wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Halbleiterscheibe 1 aus p-leitendem
Germanium, so hat das Haftmetall 3 p-dotierenden Charakter. Es ist also insbesondere ein Metall der
III. Gruppe des periodischen Systems, wie z. B. Aluminium.
Auf der dem Träger 2 abgewandten Seite der Halbleiterscheibe 1 wird dann durch Diffusion eines dotierenden Metalls der Teil 4 der Halbleiter- scheibe 1 umdotiert und somit ein pn-Übergang erzeugt. Im vorliegenden Fall ist die Schicht 4 vom n-Leitungstyp und wird durch Diffusion eines n-dotierenden Metalls, also insbesondere eines Metalls aus der V. Gruppe des periodischen Systems, z. B. Arsen, erzeugt.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wurde ein mit Aluminium als Haftmetall zusammenlegiertes
Tantal-Germanium-System hergestellt und durch Diffusion von Arsen bei Diffusionstiefen von 1 bis 2 Ca pn-Übergänge hergestellt, deren Sperrströme bei etwa 30 V Sperrspannung 10-20 A/pro mm2 betrugen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich aber auch zum Herstellen von Transistoren. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die dem Träger 2 abgewandte Seite der Halbleiterscheibe 1 insbesondere zur Bildung des Emitterübergangs nur auf einem insbesondere konzentrisch zum Träger 2 liegenden Teil der Fläche umdotiert und auf einem andern Teil dieser Fläche vorzugsweise als Basis unter Überdotierung pn-übergangsfrei kontaktiert. Das Haftmetall ? ist dabei so gewählt worden, dass die Schicht 5 der Halbleiterscheibe 1 beim Zusammenlegieren mit dem Träger 2 umdotiert wird und somit z. B. die
<Desc/Clms Page number 2>
Kollektorschicht darstellt. Dann wird die Scheibe mechanisch und/oder chemisch auf die gewünschte geringe Dicke abgetragen und die Metallpille 7 einlegiert.
Beim Abkühlen bildet sich die Rekristallisationszone 6 aus, die entgegengesetzt wie der Halbleiterkörper 1 dotiert ist und z. B. als Emitter dient. Die insbesondere ringförmige Basiselektrode 8 kontaktiert den Halbleiterkörper pn-übergangsfrei.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders gut zum Herstellen von sogenannten DriftTransistoren mit pnip-und npin-Zonenfolge.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine intrinsic leitende Halbleiterscheibe ' mit dem Träger 2 nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Bildung einer p- (bzw. n-) dotierten Schicht 5 zusammenlegiert. Auf der dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterscheibe ist durch Diffusion eine n- (bzw. p-) leitende dünne Basiszone 11 erzeugt, die mit der insbesondere ringförmigen Basiselektrode 8 pn-übergangsfrei kontaktiert ist. Die Emitterpille 9 wird z. B. nach dem bekannten Post-alloy-Verfahren einlegiert. Sie enthält Donator- und Akzeptorverunreinigungen, die verschieden schnell in den Halbleiterkörper eindiffundieren.
Dabei werden die Verunreinigungen so gewählt, dass diejenige, die denselben Leitungstypus, wie ihn die Basiszone 11 hat, erzeugt, schneller diffundiert, während die andere eine hohe Löslichkeit im Halbleiterkörper hat und in ausreichender Konzentration in der Schmelze vorhanden ist, so dass beim Abkühlen der Schmelze in der Rekristallisationszone 10 diese Verunreinigung überwiegt. Man erhält so einen Transistor mit pnip- (bzw. npin-) Zonenfolge, der besonders für hohe Frequenzen geeignet ist.
In einer andern in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Emitter 14 und der Basiskontakt 13 z. B. durch Aufdampfen oder Aufstäuben vom Dotierungsmaterial hergestellt worden, wobei die Dotierungsstoffe so gewählt sind, dass der Emitter einen pn-Übergang 15 in der Basisschicht 12 bildet, während das Basiskontaktmaterial Stoffe von gleichem Dotierungstyp enthält wie die Basisschicht 12. Bei dieser Ausführungsform sind zweckmässigerweise die Emitterelektrode und die Basiselektrode in Form parallel liegender Streifen aufgebracht.
Selbstverständlich lässt sich auch die bekannte Doppeldiffusion mit dem erfindungsgemässen Verfahren kombinieren.
In allen Fällen begünstigt ein metallischer Träger 2 die Wärmeabfuhr insbesondere an der mit dem Träger verbundenen Elektrode.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen und Kontaktieren einer Halbleitervorrichtung, bei der ein scheibenförmiger Halbleiterkörper auf einen insbesondere metallischen Träger unter Verwendung eines auf dem Träger gut haftenden und sich mit dem Halbleiter legierenden Haftmetall aufgebracht und der scheibenförmige Halbleiterkörper nach seiner Befestigung auf dem Träger chemisch und/oder mechanisch auf die gewünschte geringe Dicke gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dotierend wirkendes Haftmetall, insbesondere der III. oder V.
Gruppe des periodischen Systems, zur Befestigung des Halbleiterkörpers verwendet und der Halbleiterkörper durch Einlegieren des Haftmetalls entweder zur Erzielung eines pn-übergangsfreien Kontakts überdotiert oder zur Erzeugung eines pn-Übergangs umdotiert wird und dass in dem sehr dünnen Halbleiterkörper zur Bildung eines pn-Übergangs auf der dem Träger abgewandten Seite ein Dotierungsmetall eindiffundiert wird.