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Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers bzw. einer
Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers bzw. einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, bei dem eine Halbleiterschicht durch epitaxiales Aufwachsen auf einen Trägerkörper aufgebracht wird.
Unter epitaxialem Aufwachsen einer Halbleiterschicht auf einem Trägerkörper wird hier, wie üblich, ein Vorgang verstanden, bei dem auf einem einkristallinen Trägerkörper eine einkristalline Halbleiterschicht mit praktisch derselben Kristallorientierung wie die des Trägerkörpers oder des erwähnten Teiles durch Ausscheiden von Halbleitermaterial aus der Dampfphase aufwächst, z. B. durch Aufdampfen des Halbleitermaterials selber im Vakuum oder durch Zersetzen Halbleitermaterial enthaltender gasförmiger Verbindungen auf dem Trägerkörper, wobei sich eine aufgewachsene Schicht ergibt.
Bei bekannten Verfahren wird ein Trägerkörper verwendet, der, z. B. durch Sägen, aus einem grö- sseren kristallinen Körper hergestellt ist. Der grössere kristalline Körper wurde z. B. durch Aufziehen aus einer Schmelze erhalten. Bevor durch Aufwachsen eine epitaxiale Schicht auf den Trägerkörper aufgebracht wird, wird in ausgedehnten Arbeitsgängen, z. B. durch Schleifen und Ätzen, Material von ihm entfernt und der Körper z. B. in entionisiertem Wasser gewaschen, damit eine saubere und glatte Oberfläche entsteht, auf der sich die epitaxiale Schicht anbringen lässt.
Dies ist erforderlich, um in der epitaxialen Schicht das Auftreten einer Störschicht zu begrenzen.
Die Störschicht tritt zwischen epitaxial aufgewachsenen Schichten und der Grenzfläche mit dem Trägerkörper auf und enthält viele Kristallbaufehler, die die Wirkung einer aus dem Halbleiterkörper hergestellten Halbleitervorrichtung im allgemeinen ungünstig beeinflussen und deshalb vermieden werden sollen ; weiter erschwert eine solche Störschicht das weitere epitaxiale Aufwachsen einer Halbleiterschicht. Trotz sorgfältiger vorheriger Behandlung der Oberfläche, auf der die epitaxiale Schicht aufwachsen soll, ist, zumal wenn während des epitaxialen Aufwachsens das Halbleitermaterial durch Überdampfen des Materials selber zugeführt wird, die Entstehung einer Störschicht praktisch unvermeidlich und oft störend.
Gemäss der Erfindung wird die Halbleiterschicht durch epitaxiales Aufwachsen, vorzugsweise mittels Überdampfen des für die Halbleiterschicht bestimmten Halbleitermaterials selber, auf wenigstens einem Teil einer während der Bildung eines dendritischen Kristalls entstandenen Seitenfläche angebracht.
Es sei bemerkt, dass hier unter einem dendritischen Kristall nach der in der Halbleitertechnik üblichen Terminologie ein Kristall mit einer kubischen Kristallstruktur des Diamanttyps, z. B. aus Germa-
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terkühlten Schmelze gezogen ist. Die an eine Zwillingsgrenzfläche grenzenden Kristallteile haben somit eine in bezug aufeinander um eine Achse senkrecht zu den lllll-Kristallflächen gedrehte Kristallstruk- tur.
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Unter einer während der Bildung des dendritischen'Kristalles entstandenen Seitenfläche wird hier eine
Seitenfläche verstanden, die sich praktisch parallel zu den {111} - Kristallflächen erstreckt und von der nach der Bildung des dendritischen Kristalles kein Material, z. B. durch Schleifen und Ätzen, entfernt worden ist.
Überraschenderweise, hat sich herausgestellt, dass eine Seitenfläche eines dendritischen Kristalles eine praktisch ideale Oberfläche für das epitaxiale Aufwachsen einer Halbleiterschicht ist. Infolgedessen bringt das Verfahren nach der Erfindung nicht nur eine mit einer bedeutenden Material- und Zeitersparnis ver- bundene Vereinfachung im Vergleich zu bekannten Verfahren, da eine vorhergehende Materialentfernung und Waschung wegfällt, sondern ergibt auch eine epitaxiale Schicht, in derpraktischkeine oder wenigstens nur in verringertem Masse eine Störschicht vorhanden ist, auch wenn während des epitaxialen Aufwach- sens das Halbleitermaterial durch Überdampfen des Materials selber zugeführt wird,
während bei bekann- ten Verfahren gerade beim Überdampfen des Halbleitermaterials selber sich praktisch immer eine lästige
Störschicht bildet. Da das Überdampfen des Halbleitermaterials selber gern verwendet wird, weil dabei eine epitaxiale Schicht schneller als z. B. bei der Zersetzung gasförmiger Halbleiterverbindungen auf- wächst, wird dies auch beim erfindungsgemässen Verfahren, u. zw. in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum, angewendet.
Die Erfindung ist besonders für die Herstellung eines Epitaxialtransistors von Bedeutung. Bei einem solchen Transistor besteht die Kollektorzone aus einem Trägerkörper und einer auf diesem epitaxial aufgewachsenen Schicht, die an die Basiszone grenzt, und es hat wenigstens der an die Basiszone grenzende Teil der Epitaxialschicht einen grösseren spezifischen Widerstand als der Trägerkörper.
Der an die Basiszone grenzende Teil der Epitaxialschicht mit einem grösseren spezifischen Widerstand ermöglicht einehohe Kollektordurchschlagspannung und eine niedrige Kollektorkapazität ! der Trägerkörper mit niedrigerem spezifischem Widerstand ermöglicht eine elektrische Verbindung mit vernachlässigbaremReihenwiderstand und trägt auch dazu bei, dass infolge der in ihm vorhandenen geringen Konzentration an Minderheitsladungsträgern sich ein kleiner Sperrstrom ergibt.
Dieser kleine Sperrstrom wird jedoch wieder vergrössert und es werden auch weitere Eigenschaften des Kollektorüberganges zwischen der Basiszone und der Kollektorzone, z. B. die Durchschlagspannung, ungünstig beeinflusst, wenn in der Epitaxialschicht eine Kristallbaufehler enthaltende Störschicht vorhanden ist, in der in hohem Masse Minderheitsladungsträger erzeugt werden.
Es ist deshalb für diese sogenannten Epitaxialtransistoren sehr wichtig, das Auftreten der Störschicht möglichst zu unterdrücken. Deshalb bilden bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens gemäss der Erfindung zum Herstellen eines Epitaxialtransistors der dendritische Kristall und die'epitaxial aufgewachsene Halbleiterschicht die Kollektorzone des Transistors nach der Anbringung der Epitaxialschicht diese mit einer weiteren Halbleiterschicht mit einem von demjenigen der Epitaxialschicht verschiedenen Leitungstyp, der Basiszone, versehen wird.
Hiebei weist die Epitaxialschicht, wenigstens der an die Basiszone angrenzende Teil, einenhöheren spezifischen Widerstand auf als der dendritische Kristall, der dadurch zustandekommt, dass während des epitaxialen Aufwachsens der Epitaxialschicht, wenigstens ihres erwähnten Teiles, gleichzeitig mit dem Halbleitermaterial Dotierungsstoffe in Dampfform in dem erwähnten höheren spezifischen Widerstand entsprechenden Konzentrationen zugeführt und eingebaut werden.
Die Basiszone und auch die auf ihr anzubringende Emitterzone des Transistors können gleichfalls durch epitaxiales Aufwachsen oder z. B. durch Diffusions- und/oder Legierungsverfahren auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise gebildet werden.
Vorzugsweise werden während der Herstellung der Epitaxialschicht die Dotierungsstoffe in einer Konzentration zugeführt und eingebaut, die einem spezifischen Widerstand entspricht, der mindestens das Hundertfache desjenigen des dendritischen Kristalles ist.
Weiter hat es sich als besonders günstig erwiesen, einen dendritischen Kristall mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 0, 1 Olim. cm oder sogar weniger als 0, 01 Ohm. cm zu verwenden.
Die Erfindung kann weiter mit grossem Vorteil zum Herstellen einer Schalteinheit bestehend aus Schaltelementen, unter anderem aus Schaltelementen, u. a. Halbleiterelementen mit einem gemeinsamen dendritischen Kristall, angewendet werden. Diese Halbleiterelemente können z. B. Transistoren, gesteuerte Gleichrichter, Dioden, Kapazitäten, Widerstände u. dgl. sein. Die übrigen Schaltelemente
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elektrische Widerstände wirksam sind.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist das Merkmal auf, dass ein hochohmiger, praktisch eigenleitender dendritischer Kristall verwendet wird, dass die Seitenfläche des den-
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dritischen Kristalls als Basis zum Aufbau der Schaltelemente verwendet wird, dass die Halbleiterschicht, die durch epitaxiales Aufwachsen auf der Seitenfläche angebracht wird, von denjenigen des dendritischen
Kristalls verschiedene Leitungseigenschaften aufweist, indem während des epitaxialen Aufwachsens Do- tierungsstoffe in Dampfform zugeführt und eingebaut werden, und dass die Halbleiterschicht wenigstens den an den dendritischen Kristall angrenzenden Teil wenigstens eines der anzubringenden Halbleiterele- mente bildet.
Hiedurch lassen sich auf einfache Weise die Halbleierelemente ganz oder zum Teil durch epitaxiales
Aufwachsen herstellen, wobei sie auch eine gemeinsame hochohmige Trägerplatte haben ; da eine Stör- schicht praktisch fehlt, können in den Halbleitele1ementen notwendige pn-Übergänge unbedenklich nahe an der Grenzfläche zwischen der Epitaxialschicht und der Trägerplatte angebracht werden, wodurch nur sehr wenig Material erforderlich ist.
Dadurch, dass t. n verschiedenen Stellen der Epitaxialschicht, z. B. in der Halbleitertechnik übliche Diffusions- und/oder Legierungsverfahren Anwendung finden, können z. B. zwei nebeneinanderliegende
Transistorstrukturen mit einer aus der Epitaxialschicht bestehenden gemeinsamen Kollektorzone herge- stellt werden. Die Transistorstrukturen lassen sich erforderlichenfalls einfach dadurch voneinander tren- nen, dass die Epitaxialschicht zwischen ihnen, z. B. durch Ätzen, durchgetrennt wird. Die hochohmige
Trägerplatte bewirkt dabei die elektrische Isolierung zwischen ihnen.
Es ist im allgemeinen sehr erwünscht, dass die Trägerplatte einen hohen spezifischen Widerstand hat, um unerwünschte Kurzschlüsse oder Fehlströme zwischen den Schaltelementen über die Trägerplatte hin- weg zu verhüten. Deshalb wird vorzugsweise eine Trägerplatte verwendet, die aus einem hochohmigen, praktisch eigenleitenden dendritischen Kristall aus Galliumarsenid besteht, weil dieses Material im Ver- gleich zu andern bekannten und brauchbaren Halbleitermaterialien bei Eigenleitung einen hohen spezifi- schen Widerstand hat. Die Epitaxialschicht kann dabei aus einem andern Material, z. B. aus Germanium oder Silizium, hergestellt werden.
Weil bei den bekannten Verfahren zum Anbringen einer Epitaxialschicht, zumal wenn dabei das Halbleitermaterial selber übergedampft wird, eine an den Trägerkörper angrenzende Störschicht in der Epitaxialschicht praktisch unvermeidlich ist, wird häufig bei einem solchen Verfahren der pn-Übergang in der Epitaxialschicht in einiger Entfernung, üblicherweise in einer die Dicke der möglichen Störschicht übersteigenden Entfernung vom Trägerkörper angebracht, um einen störenden Einfluss der Störschicht auf den pn-Übergang im Betrieb zu verhindern. Dieser störende Einfluss kann in einer Vergrösserung des Sperrstromes und einer Herabsetzung der Durchschlagspannung des pn-Überganges infolge einer starken Erzeugung von Minderheitsladungsträgern bestehen.
Bei einem Verfahren gemäss der Erfindung tritt praktisch keine Störschicht auf, und deshalb hat man auf dem dendritischen Kristall die Halbleiterschicht mit einem Leitungstyp aufwachsen lassen, der demjenigen des dendritischen Kristalls entgegengesetzt ist, vorzugsweise durch Überdampfen des für die Halbleiterschicht bestimmten Halbleitermaterials selber unter gleichzeitiger Zufuhr und gleichzeitigem Einbau von Dotierungsstoffen des entgegengesetzten Leitungstyps, wodurch an der Grenzfläche zwischen der Epitaxialschicht und dem dendritischen Kristall ein pn-Übergang entsteht, was im Vergleich zu den bekannten Verfahren eine erhebliche Vereinfachung und Materialersparnis ergibt, z. B. bei der Herstellung von pn-Gleichrichtern im Epitaxie-Verfahren.
Wie bereits vorstehend erläutert, wird bei einem Verfahren gemäss der Erfindung als Trägerkörper ein dendritischer Kristall verwendet, der mindestens eine Zwillingsgrenzfläche parallel zu seinen {111} - Kri- stallflächen aufweist. Nach der Anbringung der Epitaxialschicht kann von der der Epitaxialschicht gegen- überliegenden Seite dieses Kristalls Material entfernt werden, z. B. durch Schleifen und/oderÄtzen, um seine Dicke zu verringern. Hiebei kann bzw. können auch die Zwillingsgrenzflächen entfernt werden.
Vorzugsweise wird jedoch kein Material derart entfernt und enthält der Trägerkörper mindestens eine Zwillingsgrenzfläche. Der Vorteil, dass eine Störschicht in der Epitaxialschicht praktisch nicht auftritt, bleibt jedoch auch bei Entfernung der Zwillingsgrenzflächen nach der Anbringung der Epitaxialschicht erhalten, und deshalb bezieht sich die Erfindung auch auf diejenigen durch Anwendung eines Verfahrens gemäss der Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtungen und Halbleiterkörper, bei denen der Trägerkörper keine Zwillingsgrenzflächen mehr enthält.
Mit einer Epitaxialschicht versehene Halbleiterkörper können für sich vertrieben werden und eignen sich als Ausgangskörper, aus denen auf einfache Weise Halbleitervorrichtungen, z. B. Transistoren, herstellbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen und in den Zeichnungen näher erläutert. Fig. l zeigt einen dendritischen Kristall, von dem Fig. 2 einen Längsschnitt zeigt, während Fig. 3
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einen Teil dieses Längsschnittes in vergrössertem Massstab darstellt. Fig. 4 zeigt schematisch eine Auf- dampfvorrichtung, und die Fig. 5, 6,7 und 8 zeigen schematisch und im Querschnitt einen Halbleiter- körper, einen Epitaxialtransistor, einen andern Halbleiterkörper bzw. ein Gebilde von Halbleiterelemen- ten, die sämtlich durch Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung hergestellt sind.
In den Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Dendritische Kristalle werden in Form eines Streifens aus einer unterkühlten Schmelze gezogen und haben eine kubische Kristallstruktur vom Diamanttyp.
Fig. l zeigt einen derartigen Kristall, wobei die praktisch zueinander parallelen Seitenflächen des bandförmigen Kristalls 1 parallel zur Zeichenebene verlaufen. Diese Seitenflächen sind auch praktisch parallel zu den {lll}-KristallfLächen des Kristalls 1. Der streifenförmige Kristall 1 besteht beim
Beispiel aus Germanium vom p-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 0, 01 Ohm. cm und hat z. B. eine Breite von etwa 4 mm und eine Dicke von etwa 150 li. An den Ränderneinesso1chenstrei- fenförmigen dendritischen Kristalls 1 ist üblicherweise ein Grat 2 vorhanden. der erforderlichenfalls dadurch entfernt werden kann, dass der Kristall mittels eines Diamanten entlang den Linien 5 eingeritzt wird und die Ränder abgebrochen werden.
Fig. 2 zeigt einen senkrecht zu den {111} -Kristallflächen des streifenförmigen Kristalls 1 nach Fig. 1 geführten Schnitt. Ein Teil dieses Schnittes ist vergrössert in Fig. 3 dargestellt. Die praktisch zu- einander parallelen Seitenflächen sind mit 11 und 12 bezeichnet, während die gestrichelten Linien 15 und 16 Zwillingsgrenzflächen darstellen. Ein dendritischer Kristall besitzt mindestens eine derartige
Zwillingsgrenzfläche parallel zu den {111} -Kristallflächen. Die durch die Zwillingsgrenzflächen 15 und 16 voneinander getrennten Kristallteile 17,18 und 19 haben Kristallstrukturen, die gegeneinan- der um eine Achse senkrecht zu den {111} -Kristallflächen gedreht sind.
Gemäss der Erfindung wird ein derartiger dendritischer Kristall als Trägerkörper bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und auch bei der Herstellung von Halbleiterkörpern verwendet, aus denen durch weitere Bearbeitung Halbleitervorrichtungen herstellbar sind, wobei auf einem Trägerkörper eine Halbleiterschicht durch epitaxiales Aufwachsen angebracht wird. Die Halbleiterschicht wächst epitaxial auf wenigstens einem Teil einer während der Bildung des dendritischen Kristalls entstandenen Seitenfläche auf, d. h. von dieser Seitenfläche wird vor der Anbringung der Halbleiterschicht kein Material, z. B. durch Ätzen, entfernt, sondern sie wird unmittelbar in dem Zustand, wie sie entstanden ist, als Grundfläche für das epitaxiale Aufwachsen benutzt.
Zu diesem Zweck wird z. B. der streifenförmige Kristall 1 gemäss den Fig. 1 und 2 oder ein von diesem Kristall abgebrochener Teil 21 (Fig. 4) in eine Vorrichtung 20 zum Überdampfen von Halbleitermaterial gebracht, die schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Der dendritische Kristall 21, der z. B. die Abmessungen 4x8 mm x 150 li hat, wird auf einer Quarzplatte 22 angeordnet, die eine Öffnung 23 aufweist, um die Seitenflächen des Kristalls dem Aufdampfmaterial 28, z. B. Germaniumdampf, aussetzen zu können.
Als Quelle des Germaniumdampfes dient eine Germaniummenge 25, die sich in einem Wolframtiegel 24 befindet und auf die zum Aufdampfen erforderliche Temperatur erhitzt werden kann, indem durch den Tiegel 24 ein elektrischer Strom geschickt wird. Um eine gute Kristallisation der anwachsenden Halbleiterschicht zu erhalten, wird während des Aufdampfens der Germaniumträgerkörper 21 auf etwa 9000C erhitzt. Zu diesem Zweck ist eine Heizwendel 26 vorgesehen, die sich in einem Molybdänreflektor 27 befindet und die Rückseite des Trägerkörpers 21 erhitzt. Der Tiegel 24 ist in einem Abstand von etwa 1, 5 cm von der Quarzplatte 22 angeordnet.
Zwischen dem Tiegel 24 und der Quarzplatte 22 ist ein aus Quarz bestehender Schirm 30 angebracht, der nach dem Aufheizen des Ganzen für die Dauer des epitaxialen Aufwachsens in die mit dem Pfeil 31 angegebene Richtung weggeschoben wird. Die Aufdampfvorrichtung befindet sich in einer Vakuumglocke, die schematisch durch die gestrichelte Linie 32 angegeben ist. Der Germaniummenge 25 können auf eine in der Aufdampftechnik übliche Weise bereits Dotierungsstoffe (bei der Ausführungs-
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den Leitungstyp (in diesem Falle p-Leitung) und den spezifischen Widerstand (z. B. etwa 2 Ohm. cm) der epitaxial aufwachsenden Halbleiterschicht bestimmen.
In der Vakuumglocke 32 wird ein Vakuum von 10-6 mm Hg aufrecht erhalten, und nachdem der dendritische Germaniumträgerkörper 21 auf etwa 900 C erhitzt ist, wird das Germanium 25 im Tiegel 24 auf etwa 15400C erhitzt. Wenn diese Temperaturen erreicht sind, wird der Schirm 30 weggeschoben, und der Epitaxialvorgang fängt an. Die Aufdampfgeschwindigkeit des Germaniums beträgt etwa 1p in der Sekunde.
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Der Epitaxialvorgang wird fortgesetzt bis die Epitaxialschicht die gewünschte Dicke, z. B. 15p, er- reicht hat, wonach die Behandlung beendet wird und ein Körper nach Fig. 5 entstanden ist, der den den- dritischenGermaniumkristall 21 vomp-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 0, 01 Ohm. cm, in dem sich dieZwillingsgrenzflächen 15 und 16 befinden, und eine epitaxialeGermaniumschicht 44 vom p-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 2 Ohm. cm enthält. Dieser Körper kann als Aus- gangskörper für eine Halbleitervorrichtung, z. B. einen Transistor, dienen.
Es stellt sich überraschender- weise heraus, dass an der Grenzfläche 43 zwischen der Epitaxialschicht 44 und dem dendritischen Trägerkörper 21 praktisch keine Störschicht vorhanden ist, obwohl die Oberfläche des Trägerkörpers vor dem epitaxialen Aufdampfen nicht behandelt wurde und die epitaxiale Schicht 44 beim Aufdampfen schnell aufwuchs.
Da in der Epitaxialschicht 44 praktisch keine Störschicht vorhanden ist, ist, wie im Vorstehenden bereits erörtert wurde, ein Verfahren gemäss der Erfindung sehr geeignet zum Herstellen eines Epitaxialtransistors, wobei der dendritische Trägerkörper 21 und die Epitaxialschicht 44 die Kollektorzone des Transistors bilden. Die Epitaxialschicht 44 wird hiebei mit einer weiteren Halbleiterschicht 45 (Fig. 6), der Basiszone, versehen, die einen von dem der Epitaxialschicht 44 abweichenden Leitungstyp, im vorliegenden Falle den n-Typ, aufweist ; die Epitaxialschicht 44 hat einen grösseren spezifischen Widerstand als der dendritische Kristall 21.
Dieser höhere spezifische Widerstand entsteht, wie bereits erwähnt, dadurch, dass Dotierungsstoffe gleichzeitig mit dem Halbleitermaterial während des Epitaxialvorganges in Dampfform und in einer dem höheren spezifischen Widerstand entsprechenden Konzentration zugeführt und eingebaut werden.
Die Basiszone 45 kann auf einfache Weise gleichzeitig mit der Emitterzone 46, dem Basiskontakt 48 und dem Emitterkontakt 49 hergestellt werden. Hiezu werden auf der Epitaxialschicht 44 (Fig. 5) in einem Abstand von etwa 150p voneinander zwei Pb-Sb-Elektrodenkugeln (2 Gew.-% Sb) mit einem Durchmesser von etwa 15p angeordnet und für eine gute Haftung mit dem Körper legiert, indem sie etwa 5 min lang auf etwa 5500C erwärmt werden. Dann wird auf der für den Emitter bestimmten Kugel 49 eine geringe Menge Aluminiumpaste angebracht, wonach das Ganze in einer Wasserstoffatmosphäre auf etwa 780 C während etwa 15 min erwärmt wird. Dabei (vgl.
Fig. 6) wird durch die Diffusion des Antimons über die Schmelzfronten der beiden Kugeln 48 und 49 und aus den Kugeln heraus auch in der angrenzenden Germaniumobertlache diefurdieBasiszone bestimmte Schicht 45 vom n-Typ gebildet, auf der beim Abkühlen aus der einen Elektrodenkugelschmelze durch die Akzeptorwirkung des Aluminiums eine p-leitende Emitterzone 46 rekristallisiert, auf der sich der Metallkontakt 49 bildet, während aus der andern Schmelze eine Zone 47 vom n-Typ rekristallisiert, auf der sich der Basiskontakt 48 bildet. Die Dicke der Basiszone 45 beträgt etwa 4p und die Eindringtiefe der Emitterzone 46 und der n-leitenden rekristallierten Zone 47 etwa 5p, so dass die Mindestdicke der
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50 bei etwa 5500C mit einem ohmschen Kontakt auf einen als Kollektorkontakt wirkenden Nickelkontaktstreifen 51 auflegiert. Schliesslich wird die Germaniumoberfläche 52 nur zwischen den zwei Kontakten 48. und 49 mit einer Maskierungsschicht überzogen und das Ganze in einer KOH-Lösung (40'%0) elektrolytisch geätzt, wobei an die Kontakte 48, 49 und 51 eine positive Spannung in bezug auf das Ätzbad angelegt wird, wodurch die ausserhalb der Kontakte 48 und 49 und der Maskierung liegenden Teile der Basisschicht 45 und die angrenzenden Teile des Körpers bis zu den gestrichelten Linien 53 weggeätzt werden, so dass sich die übliche"Mesa"-Struktur ergibt.
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Diese Epitaxialschicht 61 kann auf eine Weise angebracht werden, die der bei der Beschreibung der Fig. 4 und 5 geschilderten entspricht. Die Epitaxialschicht 61 bildet bei mindestens einem der an- zubringenden Halbleiterelemente den an den dendritischen Kristall 60 angrenzenden Teil dieses Ele- mentes. Der dendritische Kristall 60 dient als isolierende Trägerplatte für die Halbleiterelemente, während diese Elemente einfach mit Hilfe eines Epitaxialvorganges auf der Trägerplatte angebracht wer- den, wobei praktisch keine störende Einwirkung einer Störschicht auftritt.
In Fig. 8 ist als Beispiel eine solche Schalteinheit gezeigt, die zur besseren Übersicht nur zwei Halb- leiterelemente enthält. Die Halbleiterelemente sind Transistoren mit demselben Aufbau wie in Fig. 6.
Die Herstellung dieses Gebildes wird nachstehend kurz erläutert.
Nach der Anbringung der Epitaxialschicht 61 (Fig. 7) wird eine zweite Epitaxialschicht 62 an- gebracht ; beide Schichten bestehen z. B. aus Germanium von p-Typ. Die Epitaxialschicht 61 hat z. B. einen spezifischen Widerstand von 0, 002 Ohm. cm und die Schicht 62 einen spezifischen Wider- stand von etwa 5 Ohm. cm. Wie in bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde, können der Leitungstyp und der spezifische Widerstand einer epitaxial aufwachsenden Schicht durch Zusatz von Dotierungsstoffen zum zu verdampfenden Halbleitermaterial 25 bestimmt werden. Die Dicke der Schicht 61 ist z. B. 30fil und die der Schicht 62 z. B. 15li. Die Schicht 62 kann eine kleinere Fläche als die Schicht 61 be- kommen, indem während des Aufdampfen diejenigen Stellen der Schicht 61, auf denen die Schicht
62 nicht erwünscht ist, z.
B. mit einer Glimmerplatte abgeschirmt werden.
Dann wird, z. B. durch Schleifen und/oder Ätzen quer durch die Schichten 61 und 62 eine Nut
63 (Fig. 8) gezogen, wodurch die beiden Schichten 61 und 62 in zwei getrennte Teile 61a und 61b bzw. 62a und 62b unterteilt werden ; die Trägerplatte 60 wird nicht durchgeschnitten.
Dann werden die Elektrodenkugeln 48 und 49 auf die gleiche Weise, wie in bezug auf die Fig. 5 und 6 beschrieben wurde, auf den Schichten 62a und 62b angebracht, und es ergeben sich auf der Trä- gerplatte 60 zwei Transistorstrukturen mit demselben Aufbau wie in Fig. 6. Die Schichten 62a und
61a sowie die Schichten 62b und 61b bilden jeweils die Kollektorzonen dieser Transistoren. Durch elektrolytisches Ätzen, wie es auch in bezug auf Fig. 6 beschrieben wurde, wird das Halbleitermaterial bis zu den gestrichelten Linien weggeätzt, wodurch sich wieder die"Mesa"-Gtruktur ergibt. Ohmsche Kollektoranschlusskontakte können auf den noch freien Oberflächenteilen der Schichten 61a und 61b auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise angebracht werden.
Es lassen sich auf die vorstehend beschriebene Weise eine beliebige Anzahl von Transistoren auf einer einzigen Trägerplatte anbringen. Weiter können andere Halbleiterelemente gebildet werden, die gegebenenfalls durch eine Epitaxialschicht miteinander verbunden sind. Die Transistoren der Schalteinheit nach Fig. 8 sind völlig gegeneinander isoliert. Wird auf dem noch freien Oberflächenteil 68 der Schicht 61b ein gleichrichtender Kontakt auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise hergestellt, so ergibt sich eine Diode, die mit der Kollektorzone 61b, 62b des rechten Transistors in Reihe geschaltet ist. Es sind so sehr viele Kombinationen von Halbleiterelementen möglich.
Es ist weiterhin möglich, die Epitaxialschicht 61 örtlich auf einer Seitenfläche der praktisch eigen- leitenden dendritischen Trägerplatte 60 und an einer andern Stelle dieser Seitenfläche eine zweite Epitaxialschicht mit von denjenigen der ochicht 61 verschiedenen Leitungseigenschaften, z. B. mit einem ändern Leitungstyp als dem der Schicht 61, anzubringen, wonach auf den voneinander verschiedenen Epitaxialschichten Halbleiterelemente gebildet werden können, was die Anzahl der möglichen Kombinationen von Halbleiterelementen auf der Trägerplatte erhöht.
Dabei können z. B. sowohl pnp- als auch npn-Transistoren auf der gleichen Trägerplatte gebildet werden. Auch kann das Halbleitermaterial einer Epitaxialschicht von demjenigen der andern verschieden sein. Ausserdem können z. B. örtlich auf dem dendritischen Kristall dünne Metallstreifen angebracht werden, z. B. durch Aufdampfen, die als elektrische Widerstände dienen können.
Mit Hilfe des Überdampfens des Halbleitermaterials selber lassen sich in besonders kurzer Zeit z. B.
Gleichrichter herstellen. Hiebei geht man gemäss der Erfindung von einem dendritischen Kristall, z. B. einem Kristall vom n-Typ, aus, auf dem durch epitaxiales Aufwachsen eine Halbleiterschicht vom p-Lei- tungstyp angebracht wird, wobei zugleich Dotierungsstoffe in Dampfform zugeführt und eingebaut werden, z. B. auf eine Weise, wie sie in bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde. Dabei wird an der'Grenzfläche zwischen der Epitaxialschicht und dem dendritischen Kristall ein pn-Übergang gebildet. Der dendritische Kristall und die Epitaxialschicht können auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise mit einem ohmschen Kontakt versehen werden.
Die Kennlinien des so entstandenen pn-Überganges werden nicht, wie bei bekannten Verfahren, durch eine mit dem pn-Übergang zusammenfallende Störschicht beeinträchtigt, weil bei einem dendritischen
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Kristall als Grundkörper die Störschicht praktisch fehlt. Wenn man von einem grossen dendritischen Kri- stall ausgeht, den man nach der Aufbringung der Epitaxialschicht zerteilt, kann man in einem kurzen
Fertigungsvorgang mehrere Gleichrichter herstellen.
Es dürfte einleuchten, dass die Erfindung nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass für den Fachmann im Rahmen der Erfindung manche Abänderungen möglich sind. Es kann z. B. die Epitaxialschicht durch Zersetzung dampfförmiger Verbindungen des Halbleitermaterials und nicht durch Aufdampfen des Halbleitermaterials selber erzeugt werden, z. B. durch Zersetzung von Siliziumhalogeniden mit Wasserstoff, wenn Silizium aufgebracht werden soll. Die an Hand der Fig. 6 und 8 beschriebenen Transistoren können statt pnp-Transistoren npn-Transistoren sein ; es können auch andere in der Halbleitertechnik übliche Materialien als die erwähnten verwendet werden.
Durch Steuerung der Zufuhr von Dotierungsstoffen während des Epitaxialvorganges können Epitaxialschichten mit sich allmählich änderndem spezifischem Widerstand angebracht werden, der z. B. in der Nähe des dendritischen Trägerkörpers niedrig und an der vom dendritischen Kristall abgekehrten Seite der Epitaxialschicht hoch ist. Diese Art kann z. B. bei der Herstellung eines Epitaxialtransistors angewendet werden. Die Dotierungsstoffe können z. B. bei einem Verfahren, wie es an Hand der Fig. 4 geschildert wurde, aus einem getrennten Behälter verdampft werden, dessen Temperatur einstellbar ist. Weiter können nach der Anbringung der Epitaxialschicht die Zwillingsgrenzflächen im Trägerkörper z. B. durch Schleifen und/oder Ätzen an der der Epitaxialschicht gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers entfernt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers bzw. einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, bei dem eine Halbleitertechnik durch epitaxiales Aufwachsen auf einen Trägerkörper aufgebrachtwird, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (44,61) durch epitaxiales Aufwachsen, vorzugsweise mittels Überdampfen des für die Halbleiterschicht (44, 61) bestimmten Halbleitermaterials selber, auf wenigstens einen Teil einer während der Bildung eines dendritischen Kristalls (21,60) entstandenen Seitenfläche angebracht wird.