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Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, die aus einem einkristallinen Grundkörper mit mehreren voneinander durch pn-Übergänge getrennten Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und aufgebrachten Kontaktelektroden besteht, durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf einem erhitzten Trägerkristall aus Halbleitermaterial gleicher Gitterstruktur. Das Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial auf einem versetzungsfreien Trägerkristall abgeschieden wird.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial auf erhitzten Trägerkristallen bekanntgeworden. Derartige Halbleiteranordnungen werden beispielsweise in der Mikrostromkreistechnik (microcircuitry) verwendet. Die Erfindung sucht derartige Halbleiteranordnungen zu verbessern, indem als Trägerkristall ein versetzungsfreier Einkristall verwendet wird.
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wie bisher Einkristalle mit einem geringen Anteil an Versetzungen als Grundkörper zu verwenden. Es ist zur Zeit noch schwierig, vollkommen versetzungsfreies Material herzustellen. Ein Verfahren zur Herstellung von versetzungsfreiem Silicium durch tiegelfreies Zonenschmelzen ist z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 223659 angegeben. Die Herstellung versetzungsfreier Germaniumkristalledurch Ziehen aus dem Tiegel ist in einem Aufsatz von B.
Okkerse in der Philips'technische Rundschau, 1959/60, Nr. 11, S. 335 - 340 beschrieben.
Derartiges versetzungsfreies Material ist verhältnismässig leicht zu erkennen. Bei der Anätzung von Querschnitten von einkristallinen Halbleiterstäben erscheinen sogenannte Ätzgrübchen (etchpits), welche einAnzeichen für Versetzungen sind. Bei gleicher Behandlung (Ätzung, Beleuchtung, Vergrösserungsmassstab) zeigen diese Querschliffe bei gleicher Versetzungsdichte ein gleiches Aussehen, das sich in Anzahl und Anordnung der Ätzgrübchen ausdrückt. Vollkommen versetzungsfreies Material zeigt nun überhaupt keine Ätzgrübchen und ist deshalb leicht als solches zu erkennen. In dem genannten Aufsatz von Okkerse ist darüber näheres ausgeführt.
Es zeigt sich nun, dass dieses versetzungsfreie Material bei der Weiterverarbeitung gewisse Schwierigkeiten bereiten kann. So werden beispielsweise die Legierungsvorgänge, die in bekannter Weise zur Herstellung solcher Halbleiterbauelemente angewendet werden, durch die Verwendung von versetzungsfreiem Grundmaterial beträchtlich erschwert.
Auch die Herstellung von Halbleiterbauelementen nach den bekannten Diffusionsverfahren hat verschiedene Nachteile, die sich im wesentlichen aus den hohen dabei anzuwendenden Temperaturen ergeben. Hier ist insbesondere die Verschlechterung der Lebensdauer der Minoritätsträger durch die Wärmebehandlung zu nennen.
Das erfindungsgemässe Verfahren umgeht diese Schwierigkeiten, indem Halbleiteranordnungen durch einkristallines Aufwachsen von Halbleiterschichten auf versetzungsfreien Trägerkristallen hergestellt werden. Auch die abgeschiedenen Schichten, die nach Wunsch durch entsprechende Dotierung den gleichen oder einen andern Leitfähigkeitstyp wie ihre jeweilige Unterlage oder gleiche bzw. verschiedene Leitfähigkeitswerte erhalten können, wachsen bei sorgfältiger Handhabung des Verfahrens versetzungsfrei auf.
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Verfahren zur Abscheidung von Halbleitermaterial sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nr. 865160 und aus der österr. Patentschrift Nr. 207363 bekannt. Vorzugsweise werden Halbleiterschichten aus demselben Halbleitermaterial wie der Tr gerkristall auf diesem abgeschieden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, für den Trägerkristall anderes Halbleitermaterial zu verwenden als das, welches durch Abscheidung aus der Gasphase niedergeschlagen wird. Scheidet man beispielsweise auf einem Siliciumträger Germanium ab, so ist auf den Germaniumschichten eine Kontaktierung schon bei tieferen Temperaturen und gegebenenfalls auch mit andern Stoffen möglich. Die Bedingung für eine derartige Abscheidung von unterschiedlichem Halbleitermaterial ist. dass die Reaktionstemperaturen für die Abscheidung und Niederschlagung des Überzugsmaterials niedriger sind als die Schmelztemperatur des Trägermaterials. Hinzu kommt noch, dass die Gitterkonstanten des Trägerkristalls und des abzuscheidenden Halbleitermaterials nur um etwa 5% differieren dürfen.
Es können demzufolge beispielsweise Germanium auf Silicium abgeschieden werden sowie Gallium-Arsenid auf Germanium, Aluminium-Arsenid sowohl auf Germanium als auch auf Silicium, Gallium-Arsenid auf Aluminium-Arsenid und umgekehrt, Aluminium-Phosphid auf Silicium, Gallium-Phosphid auf Silicium und Indium-Phosphid auf Germanium.
Der Übergang von einem Material auf das andere kann auch über Mischkristalle erfolgen. Man kann also beispielsweise, wenn man Germanium auf einem Silicium-Einkristall niederschlagen will, zunächst mit einer Abscheidung von Silicium, z. B. aus entsprechenden Silicium-Verbindungen, wie Silicium-
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eineentsprechende Verminderung der Siliciumverbindungen, kann man schliesslich zum reinen Germanium übergehen. Hiebei besteht durchaus die Möglichkeit, Stoffe mit einem gewissen Unterschied in den Git- terkonstanten versetzungsfrei einkristallin miteinander zu verbinden.
DieAbscheidung von Halbleitermaterial kann zweckmässigerweise wie oben beschrieben aus den entsprechenden Verbindungen dieser Stoffe, z. B. ihren Halogeniden durch chemische Reaktion beispielsweise mit Wasserstoff erfolgen. Die Abscheidung von reinem Silicium aus der gasförmigen Phase ist ebenfalls möglich.
Als Beispiel für die Herstellung von Halbleiteranordnungen sei zunächst die Herstellung eines Gleichrichters genannt. Hiezu wird zunächst ein band-oder brettförmiger Einkristall vom einen Leitfähigkeitstyp in einer abgeschlossenenReaktionskammer beispielsweise durch Stromdurchgang oder Strahlungswärme erhitzt. Durch Einführung eines Gasgemisches, das beispielsweise aus Wasserstoff und einer der genannten Silicium- bzw. Germanium-Verbindungen bestehen kann, wird die Abscheidung eingeleitet. Diesem Gasgemisch ist zweckmässigerweise eine entsprechende gasförmige Verbindung eines Dotierungsstoffes beigemischt, welcher den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bewirkt. Beispielsweise kann auf einem p-leitenden Trägerkristall n-leitendes Material abgeschieden werden, indem dem Gasgemisch Phosphorchlorid (PCI3) beigegeben wird.
Die Abscheidung kann bis zur geforderten Dicke der niedergeschlagenen Schicht fortgesetzt und danach abgebrochen werden. Überflüssiges Halbleitermaterial, beispielsweise niedergeschlagenes Halbleitermaterial an den Seitenkanten des Kristallbrettes, kann durch Ätzung abgetragen werden, wobei die Stellen, an denen keine Ätzwirkung auftreten soll, zweckentsprechend abgedeckt werden, beispielsweise mit Hilfe von Pizein.
Die Erhitzung des Trägerkristalls kann auch indirekt, z. B. durch eine Unterlage, auf welcher der Trägerkristall aufliegt, erfolgen. Diese Unterlage kann beispielsweise aus Graphit, Silicium, Tantal bestehen und durch direkten Stromdurchgang erwärmt werden. Auf einer derartigen, z. B. bandförmigen Unterlage, können eine Reihe von Halbleiterscheiben, die bereits die Flächengrösse der herzustellenden Halbleiteranordnung aufweisen, nebeneinander angeordnet und durch Abscheidung verdickt werden.
Zur Herstellung von pnp-Transistoren geht man beispielsweise von einem bandförmigen GermaniumEinkristall vom Leitfähigkeitstyp n mit einem spezifischen Widerstand von 20 Ohmcm und einer Dicke von 150 il aus. Auf beiden Flachseiten wird dann eine p-leitende Schicht von 20/. Dicke und einem spezifischen Widerstand von 0, 2 Ohmcm aus der Gasphase abgeschieden.
Die Herstellung eines npn-Transistors kann in folgender Weise durchgeführt werden : Man geht von einem p-leitenden Einkristall von 80 bis 240 Ohmcm spezifischen Widerstand aus, z. B. von einem Sili- cium-Einkristall, welcher einen spezifischen Widerstand von 200 bis 240 Ohmcm und eine Dicke von 100 p aufweist. Auf beiden Seiten des scheiben- oder brettförmigen Trägerkristalls wird eine Schicht von n-leitendem Silicium mit einer Dicke von 20/. und einem spezifischen Widerstand von 0, 01 Ohmcm abgeschieden.
Dies kann beispielsweise folgendermassen durchgeführt werden : Zwei Siliciumbänder von je 20 cm
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Länge und 18 mm Breite werden in einem Reaktionsraum, der beispielsweise aus Quarzglas bestehen kann, aufgespannt und auf etwa 1100 - 12500C aufgeheizt. Die Heizung kann induktiv erfolgen, die Bänder können aber auch durch Strahlungsheizung bzw. durch direkten Stromdurchgang beheizt werden. Durch denReaktionsraum wird nun ein Gasgemisch aus Wasserstoff als Trägergas und den genannten Siliciumverbindungen (SiCL, SiHCl) geleitet.
DieMenge deshindurchgeleiteten Gasgemisches beträgt etwa 0, 5-30 l pro min ; das Mol-Verhältnis der Siliciumverbindung zum Wasserstoff sollte bei Verwendung von Siliko- Chloroform kleiner als 0, 14 und bei Verwendung von Siliciumtetrachlorid kleiner als 0, 8 betragen.
Zur Herstellung der geforderten n-leitenden Schichten von 20 ja Dicke wird beispielsweise das entsprechende Siliko-Chloroform-Gemisch zirka 5 min lang in einer Menge von 8 l pro min durch den Reaktionsraum geleitet. Sowohl das Trägergas als auch die Siliciumverbindung sind vor Beginn des Verfahrens hochgereinigt. Zur Herstellung der n-Leitung von dem geforderten spezifischen Widerstand wird dem Gasstrom Phosphor-Chlorid (PC1) in einer Menge von 2x10-4 g auf ein g Siliko-Chloroform beigemischt.
Die zweckmässige Abscheidungstemperatur von Germanium aus den entsprechenden Germaniumverbindungen beträgt etwa 700 - 850oC, d. h. der Trägerkristall muss diese Temperatur aufweisen. Die Wände des Reaktionsgefässes sollen zweckmässigerweise eine hievon stark unterschiedliche Temperatur aufweisen, damit die Abscheidung nicht hier stattfindet.
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mit einer Dicke von 15 fi und einem spezifischen Widerstand von 2 Ohmcm niedergeschlagen und dann auf diesen beiden p-leitenden Schichten je eine n-leitende Schicht mit einer Dicke von 15 tf und einem spezifischen Widerstand von 0, 05 Ohmcm. Die Abscheidung kann wieder, wie in dem vorhergehenden Beispiel, aus den entsprechenden Siliciumverbindungen erfolgen.
Zum Erzielen der geforderten p-Leitung
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beispielsweise durch Niederschlagung von Nickel aus einem Bad mit einem entsprechenden Nickelsalz erfolgen. Sie kann aber auch durch Aufdampfen von Metallen erfolgen bzw. durch Auflegen und Einlegieren von Metallfolien, z. B. Goldfolien.
Bei der beschriebenen Herstellung einer Vierschichtanordnnng vom pnpn-Typ ist durch Abscheidung zunächst ein aus fünf Schichten von verschiedenem Leitfähigkeitstyp bestehender Einkristall entstanden.
Die eine der beiden äusseren n-Schichten kann entweder abgetragen oder zweckmässigerweise durch Überdotierung beseitigt werden. Man kann beispielsweise auf diese Schicht eine Bor enthaltende Goldfolie (zirka 0, 05% Bor) von etwa 30 li Dicke auflegen und durch eine Erwärmung auf etwa 7000C einlegieren.
Hiedurch wird diese n-leitende Zone überdotiert und besitzt nun den Leitfähigkeitstyp p und einen spezifischen Widerstand von etwa 0,01 Ohmcm. Das durch den Legierungsvorgang entstandene Gold-SiliciumEutektikum, das auf der neu entstandenen p-Zone aufliegt, kann als Kontaktelektrode für diese Zone dienen.
Zweckmässigerweise wird als Trägerkristall ein Einkristall verwendet, welcher eine entsprechende Form, beispielsweise eine Scheibenform, besitzt und welcher in solcher Weise gezüchtet bzw. aus einem gezüchtete Kristall herausgeschnitten ist, dass seine Flachseiten (100)-Orientierung aufweisen. Es zeigte sich, dass die (100)-Flächen besonders gut geeignet für das einkristalline Aufwachsen von Halbleiterma- terial sind.
Zur Vermeidung von Strukturstörungen beim Aufwachsen kann es vorteilhaft sein, jeweils zu Beginn eines Abscheidungsprozesses das Molverhältnis der Reaktionsgase oder/und die Reaktionstemperatur kurzzeitig so zu ändern, dass zunächst etwas Halbleitermaterial vom Trägerkristall abgetragen wird, und so eine ungestörte Oberflächenbeschaffenheit sicherzustellen, welche anschliessend ein einkristallines Aufwachsen der folgenden Überzugsschicht ermöglicht. Näheres darüber ist in der österr. Patentschrift Nr. 212879 ausgeführt. Die Vorschläge dieser Patentschrift und der weiteren österr. Patentschrift Nr.
205548 können mit der Erfindung besonders vorteilhaft kombiniert werden. Gegebenenfalls kann während des Abscheidungsvorganges die Konzentration der zugesetzten gasförmigen Verbindung eines Dotierungsstoffes verändert und somit eine kontinuierliche Änderung der Dotierungskonzentration des abgeschiedenen Halbleitermaterials bewirkt werden.
Die nachdem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Halbleiteranordnungen haben folgende Vorteiles
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Die pn-Übergänge in der Halbleiteranordnung liegen vollkommen parallel zueinander und gestatten somit dieherstellung gleichmässig dicker Zonen des Halbleiterkörpers. Das abgeschiedene Halbleitermaterial ist ebenso wie der als Trägerkristall dienende Grundkörper vollkommen versetzungsfrei und demzufolge mechanisch sehr stabil.
Mit derartigen Halbleiteranordnungen kann man bei den folgenden Verfahrensgängen, bei denen beispielsweise Kontaktelektroden aufgebracht bzw. die Halbleiteranordnungen auf einem Kühlkörper befestigt oder in einer Kapsel untergebracht werden, wesentlich weniger vorsichtig umgehen als mit Halbleiteranordnungen aus einem Material, welches Versetzungen aufweist Durch das Fehlen von Versetzungen wird ein Gleiten in den Gitterebenen bis zu höheren Temperaturen verhindert und es sind demzufolge bei diesen nachfolgenden Herstellungsvorgängen, die meistens mit Erwärmungen verbunden sind, wesentlich höhere räumliche Temperaturgradienten ohne Neubildung von Versetzungen zulässig. Man kann etwa um den Faktor 1000 grössere Schubspannungen als bei einem Material mit Versetzungen zulassen.
Bei ausschliesslich nach dem Legierungsverfahren hergestellten Halbleiteranordnungen treten auch, wenn von einem versetzungsfreien Grundkörper ausgegangen wird, in den durch Legierung entstehenden Rekristallisationszonen Versetzungen auf.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, die aus einem einkristallinen Grundkörper mit mehreren voneinander durch pn-Übergänge getrennten Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und aufgebrachten Kontaktelektroden besteht, durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf einem erhitzten Trägerkristall aus Halbleitermaterial gleicher Gitterstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial auf einem versetzungsfreien Trägerkristall abgeschieden wird.
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Method for manufacturing a semiconductor device
The invention relates to a method for producing a semiconductor arrangement consisting of a monocrystalline base body with several zones of different conductivity types separated from one another by pn junctions and applied contact electrodes, by monocrystalline deposition of semiconductor material from the gas phase on a heated carrier crystal made of semiconductor material of the same lattice structure. According to the invention, the method is characterized in that the semiconductor material is deposited on a dislocation-free carrier crystal.
Processes for producing semiconductor arrangements by single-crystal deposition of semiconductor material on heated carrier crystals have already become known. Such semiconductor arrangements are used, for example, in microcircuitry. The invention seeks to improve such semiconductor arrangements by using a dislocation-free single crystal as the carrier crystal.
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as before to use single crystals with a low proportion of dislocations as the base body. It is currently difficult to produce material that is completely free of dislocations. A process for the production of dislocation-free silicon by crucible-free zone melting is e.g. B. in the Austrian. Patent No. 223659 specified. The production of dislocation-free germanium crystals by pulling them out of the crucible is described in an article by B.
Okkerse in the Philips'technische Rundschau, 1959/60, No. 11, pp. 335-340.
Such dislocation-free material is relatively easy to recognize. When cross-sections of single-crystal semiconductor rods are etched, so-called etchpits appear, which are an indication of dislocations. With the same treatment (etching, lighting, magnification), these cross-sections show the same appearance with the same dislocation density, which is expressed in the number and arrangement of the etched pits. Completely dislocation-free material now shows no pits at all and is therefore easy to recognize as such. More details are given in the above-mentioned article by Okkerse.
It has now been shown that this dislocation-free material can cause certain difficulties in further processing. For example, the alloying processes that are used in a known manner to produce such semiconductor components are made considerably more difficult by the use of dislocation-free base material.
The production of semiconductor components by the known diffusion process also has various disadvantages, which essentially result from the high temperatures to be used. Particular mention should be made of the deterioration in the life of the minority carriers due to the heat treatment.
The method according to the invention avoids these difficulties in that semiconductor arrangements are produced by monocrystalline growth of semiconductor layers on dislocation-free carrier crystals. The deposited layers, which, if desired, can have the same or a different conductivity type as their respective base or the same or different conductivity values through appropriate doping, grow on without dislocation if the method is used carefully.
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Processes for the deposition of semiconductor material are known, for example, from German Patent No. 865160 and from Austrian Patent No. 207363. Semiconductor layers made of the same semiconductor material as the carrier crystal are preferably deposited on the latter.
However, there is also the possibility of using a different semiconductor material for the carrier crystal than that which is deposited by deposition from the gas phase. If, for example, germanium is deposited on a silicon substrate, contact can be made on the germanium layers even at lower temperatures and possibly also with other substances. The condition for such a deposition of different semiconductor material is. that the reaction temperatures for the deposition and deposition of the coating material are lower than the melting temperature of the carrier material. In addition, the lattice constants of the carrier crystal and the semiconductor material to be deposited may only differ by about 5%.
For example, germanium can be deposited on silicon and gallium arsenide on germanium, aluminum arsenide on both germanium and silicon, gallium arsenide on aluminum arsenide and vice versa, aluminum phosphide on silicon, gallium phosphide on silicon and indium -Phosphide on germanium.
The transition from one material to the other can also take place via mixed crystals. So you can, for example, if you want to deposit germanium on a silicon single crystal, first with a deposition of silicon, z. B. from corresponding silicon compounds, such as silicon
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a corresponding reduction of the silicon compounds, one can finally switch to pure germanium. There is definitely the possibility of combining materials with a certain difference in the lattice constants in a single-crystal manner without dislocation.
The deposition of semiconductor material can expediently as described above from the corresponding compounds of these substances, e.g. B. their halides by chemical reaction, for example with hydrogen. The deposition of pure silicon from the gaseous phase is also possible.
The manufacture of a rectifier may first be mentioned as an example of the manufacture of semiconductor arrangements. For this purpose, a ribbon-shaped or board-shaped single crystal of one conductivity type is first heated in a closed reaction chamber, for example by the passage of electricity or radiant heat. The deposition is initiated by introducing a gas mixture, which can consist, for example, of hydrogen and one of the silicon or germanium compounds mentioned. A corresponding gaseous compound of a dopant, which brings about the opposite conductivity type, is expediently added to this gas mixture. For example, n-conductive material can be deposited on a p-conductive carrier crystal by adding phosphorus chloride (PCI3) to the gas mixture.
The deposition can be continued up to the required thickness of the deposited layer and then stopped. Superfluous semiconductor material, for example deposited semiconductor material on the side edges of the crystal board, can be removed by etching, with the areas where no etching effect should occur being appropriately covered, for example with the help of Pizein.
The heating of the carrier crystal can also be indirect, e.g. B. by a pad on which the carrier crystal rests. This base can consist of graphite, silicon, tantalum, for example, and can be heated by direct current passage. On such, z. B. band-shaped base, a row of semiconductor wafers, which already have the area size of the semiconductor arrangement to be produced, arranged side by side and thickened by deposition.
For the production of pnp transistors, for example, one starts from a band-shaped germanium single crystal of conductivity type n with a specific resistance of 20 Ohmcm and a thickness of 150 μl. A p-conductive layer of 20 /. Is then applied on both flat sides. Thickness and a specific resistance of 0.2 Ohmcm deposited from the gas phase.
The manufacture of an npn transistor can be carried out in the following way: A p-conducting single crystal with a specific resistance of 80 to 240 Ohmcm is assumed, e.g. B. of a silicon single crystal, which has a specific resistance of 200 to 240 Ohmcm and a thickness of 100 p. On both sides of the disk-shaped or board-shaped carrier crystal, a layer of n-conductive silicon with a thickness of 20 /. and a specific resistance of 0.01 Ohmcm.
This can be done, for example, as follows: Two silicon strips, each 20 cm
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Length and 18 mm width are stretched in a reaction space, which can consist of quartz glass, for example, and heated to around 1100-1250C. The heating can be inductive, but the belts can also be heated by radiant heating or by direct current passage. A gas mixture of hydrogen as carrier gas and the silicon compounds mentioned (SiCL, SiHCl) is now passed through the reaction chamber.
The amount of the gas mixture passed through is about 0.5-30 l per minute; the molar ratio of the silicon compound to hydrogen should be less than 0.14 when using silicon-chloroform and less than 0.8 when using silicon tetrachloride.
To produce the required n-conductive layers with a thickness of 20%, for example, the corresponding silicone-chloroform mixture is passed through the reaction chamber for about 5 minutes in an amount of 8 l per minute. Both the carrier gas and the silicon compound are highly purified before the start of the process. To produce the n-line with the required specific resistance, phosphorus chloride (PC1) is added to the gas flow in an amount of 2 × 10 -4 g per g of silica-chloroform.
The expedient deposition temperature of germanium from the corresponding germanium compounds is around 700 - 850oC, i.e. approx. H. the carrier crystal must have this temperature. The walls of the reaction vessel should expediently have a temperature that is very different from this, so that the separation does not take place here.
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with a thickness of 15 fi and a specific resistance of 2 Ohmcm and then on each of these two p-type layers an n-type layer with a thickness of 15 tf and a specific resistance of 0.05 Ohmcm. As in the previous example, the deposition can take place from the corresponding silicon compounds.
To achieve the required p-line
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take place, for example, by precipitation of nickel from a bath with a corresponding nickel salt. But it can also be done by vapor deposition of metals or by placing and alloying metal foils, eg. B. gold foils.
In the described production of a four-layer arrangement of the pnpn type, a single crystal consisting of five layers of different conductivity types was initially created by deposition.
One of the two outer n-layers can either be removed or expediently removed by overdoping. For example, a boron-containing gold foil (approx. 0.05% boron) with a thickness of approx. 30 l can be placed on this layer and alloyed by heating to approx.
As a result, this n-conductive zone is overdoped and now has the conductivity type p and a specific resistance of about 0.01 Ohmcm. The gold-silicon eutectic created by the alloying process, which rests on the newly created p-zone, can serve as a contact electrode for this zone.
A single crystal is expediently used as the carrier crystal, which has a corresponding shape, for example a disk shape, and which is grown or cut out of a grown crystal in such a way that its flat sides have (100) orientation. It was found that the (100) surfaces are particularly well suited for the monocrystalline growth of semiconductor material.
To avoid structural disturbances during growth, it can be advantageous to change the molar ratio of the reaction gases and / or the reaction temperature briefly at the beginning of a deposition process so that initially some semiconductor material is removed from the carrier crystal, and thus to ensure an undisturbed surface quality, which is then a monocrystalline Allows growth of the following coating layer. Details about this are given in Austrian Patent No. 212879. The proposals of this patent specification and the further Austrian patent specification no.
205548 can be combined particularly advantageously with the invention. If necessary, the concentration of the added gaseous compound of a dopant can be changed during the deposition process, thus causing a continuous change in the doping concentration of the deposited semiconductor material.
The semiconductor arrangements produced by the method according to the invention have the following advantages
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The pn junctions in the semiconductor arrangement are completely parallel to one another and thus allow the production of evenly thick zones of the semiconductor body. The deposited semiconductor material, like the base body serving as a carrier crystal, is completely dislocation-free and consequently mechanically very stable.
Semiconductor arrangements of this type can be handled much less carefully in the following process steps, in which, for example, contact electrodes are applied or the semiconductor arrangements are attached to a heat sink or housed in a capsule than with semiconductor arrangements made of a material which has dislocations sliding in the lattice planes up to higher temperatures is prevented and consequently, in these subsequent manufacturing processes, which are usually associated with heating, much higher spatial temperature gradients are permitted without the formation of new dislocations. Shear stresses that are around a factor of 1000 greater than for a material with dislocations can be permitted.
In the case of semiconductor arrangements manufactured exclusively by the alloying process, dislocations also occur in the recrystallization zones created by the alloy, if a dislocation-free base body is assumed.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing a semiconductor arrangement, which consists of a monocrystalline base body with several zones of different conductivity types separated from one another by pn junctions and applied contact electrodes, by monocrystalline deposition of semiconductor material from the gas phase on a heated carrier crystal made of semiconductor material of the same lattice structure, characterized in that the semiconductor material is deposited on a dislocation-free carrier crystal.