DE1012696B - Halbleiteruebergang zwischen Zonen verschiedenen Leitungstypus und Verfahren zur Herstellung des UEberganges - Google Patents

Halbleiteruebergang zwischen Zonen verschiedenen Leitungstypus und Verfahren zur Herstellung des UEberganges

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DE1012696B
DE1012696B DES39903A DES0039903A DE1012696B DE 1012696 B DE1012696 B DE 1012696B DE S39903 A DES39903 A DE S39903A DE S0039903 A DES0039903 A DE S0039903A DE 1012696 B DE1012696 B DE 1012696B
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Description

Die bekannten Legierungs- bzw. Diffus ions-Transistoren werden bekanntlich dadurch hergestellt, daß in die Oberfläche eines Halbleiterkristalls bzw. Einkristalls beispielsweise aus Germanium oder Silizium oder Legierungen von Elementen der III. und V. oder II. und VI. Gruppe des Periodischen Systems ein Donator- bzw. Akzeptor-Metall einlegiert wird. So verwendet man beispielsweise zum Herstellen eines p-n-Überganges in p-leitendem Germanium als Donator Phosphor, Arsen, während man zur Herstellung eines solchen Überganges in η-leitendem Germanium einen Akzeptor, wie z. B. Aluminium, Gallium oder Indium, benutzt. Eines dieser Elemente wird im allgemeinen im geschmolzenen Zustand auf die Germaniumkristalloberfläche gebracht, und es wird durch eine gewisse Temperung des Kristalls dafür gesorgt, daß sich die Oberfläche des Germaniums mit der sie berührenden Schicht des aufgebrachten Donator- oder Akzeptormaterials mindestens bis zu einem gewissen Grade legiert. Teilweise dringen wohl auch einzelne Atome bzw. Moleküle des aufgebrachten Materials etwas in die Oberfläche des Kristalls durch Diffusion ein. Es entsteht auf diese Weise ein recht scharfer p-n-Übergang. Bekanntlich wird durch doppelseitige Behandlung des Kristalls ein Flächenlegierungs-Transistor mit zwei p-n-Übergängen hergestellt. Dabei ist außerdem bekanntgeworden, zwecks Vermeidung von Spannungsunterschieden zwischen aufgetragener Schicht und Halbleiterkörper die Schicht des aufgetragenen Legierungsmaterials aus zwei oder mehreren Komponenten zusammenzusetzen. Die dabei erzielten p-n-Übergänge sind stets scharf ausgeprägt.
Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es manchmal angebracht ist, von den im allgemeinen angestrebten scharfen p-n-Übergängen abzugehen und mit etwas allmählicheren Übergängen zwischen den angrenzenden Zonen unterschiedlichen Leitungstypus zu arbeiten. Hierdurch läßt sich die Zener-Spannung erhöhen und auch die Rauscheigenschaft des Halbleiterkörpers verbessern. Insbesondere ist es bei flachen Transistoren zweckmäßig, mindestens auf der einen Seite, vorzugsweise auf der Kollektorseite, einen weniger steilen Übergang zu schaffen als auf der anderen Seite des Flächentransistors, d. h. auf der Emitterseite. Deshalb besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, solche durch Legierung entstehende Übergänge zwischen Zonen verschiedenen Leitungstypus unscharf zu gestalten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Überganges zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstypus, beispielsweise p-n-Übergänge, in Halbleiteranordnungen mit einem
Halbleiterübergang zwischen Zonen
verschiedenen Leitungstypus und
Verfahren zur Herstellung
des Überganges
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr.-Ing. Heinz Henker, München,
und Dipl.-Phys. Franz Kerkhoff, Göttingen,
sind als Erfinder genannt worden
oder mehreren Übergängen zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstypus, durch Aufbringen einer Donator- oder Akzeptorlegierung auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls unter Anwendung einer Temperung. Erfindungsgemäß werden dabei mindestens zwei im Donatormaterial enthaltene Donatoren bzw. zwei im Akzeptormaterial enthaltene Akzeptoren und/oder Haftstellen, Rekombinationszentren od. dgl. unterschiedlicher Diffusionsgeschwindigkeit und/oder Verteilungskoeffizientens derart in den Halbleiterkristall hineindiffundiert, daß ein allmählicher Übergang der Donatoren- bzw. Akzeptorenkonzentration erzeugt wird. Die auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls aufgebrachte Mischung oder Legierungssubstanz kann gegebenenfalls auch mehr als zwei physikalisch gleichartige Störstellenarten, beispielsweise Donatoren, Akzeptoren und/oder Haftstellen bzw. Rekombinationszentren, enthalten, welche verschiedene Diffusionsgeschwindigkeit und/oder verschiedene Legierungsfähigkeit bzw. verschiedene Verteilungskonzentrationen zwischen flüssiger und fester Phase besitzt. Dabei können die Störstellensubstanzen, beispielsweise die beiden Donatoren oder die beiden Akzeptoren, noch mit einem oder mehreren neutralen Metallen, wie z. B. im Falle von Germanium als Grundstoff, mit Blei oder Zinn und/oder auch mit dem Grundstoff selbst in gewissem Prozentsatz legiert oder gemischt sein. Wird eine solche Mischung in sonst an sich bekannter Weise auf den Halbleiterkristall durch Wärmebehandlung aufgebracht, so wird sich derjenige Störstellenstoff mit höherer Diffusions-
709 589/228
geschwindigkeit in größere Tiefen des Halbleiterkristalls hineindiffundieren, während der andere Störstellenstoff mehr an der Oberfläche zurückbleibt.
Als besonders geeignet als Donator mit hoher Diffusionsgeschwindigkeit hat sich Lithium erwiesen. Lithium erscheint daher als ganz besonders geeignet zur Herstellung von allmählichen Donatoren-Konzentrationsübergängen in Flächengleichrichtern, die durch oberflächliches Einlegieren hergestellt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Halbleiteranordnung nach der Erfindung dargestellt. 1 bedeutet einen Germanium-Einkristall aus p-leitendem Germanium. Auf der einen Oberfläche ist eine Schicht 2 aus einem Gemisch der Donatoren Lithium und Arsen mit neutralem Blei, Zinn oder Gold aufgebracht. Durch entsprechende Wärmebehandlung wird erreicht, daß die Arsenschicht an der äußersten Oberfläche des Kristalls 1 verbleibt, während die Lithium-Atome in das Innere des Germaniumkristalls eindiffundieren und dadurch einen allmählichen Übergang der Donatorenkonzentration erzeugen. Auf der entgegengesetzten Seite ist eine Schicht 3 aus einem einzigen Donator, z. B. Arsen, mit den neutralen Metallen Gold, Zinn, Blei und/oder in entsprechender Weise angeordnet, so daß dort ein scharfer p-n-Übergang durch entsprechende Wärmebehandlung entsteht.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung eines Überganges zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstypus, beispielsweise p-n-Überganges, in Halbleiteranordnungen mit einem oder mehreren Übergängen zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstypus, durch Aufbringen einer Donator- oder Akzeptorlegierung auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls unter Anwendung einer Temperung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei im Donatormaterial enthaltene Donatoren bzw. zwei im Akzeptormaterial enthaltene Akzeptoren und/ oder Haftstellen, Rekombinationszentren od. dgl. unterschiedlicher Diffusionsgeschwindigkeit und/ oder Verteilungskoeffizienten derart in den Halbleiterkristall hineindiffundiert werden, daß ein allmählicher Übergang der Donatoren- bzw. Akzeptorenkonzentration erzeugt wird. .
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenarten unterschiedlicher Diffusionsgeschwindigkeit und/ oder unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten mit einem" neutralen Metall und/oder dem Halbleitergrundstoff vermischt bzw. legiert sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Transistors mit zwei p-n-Übergängen die Steilheiten des Konzentrationsgefälles der Störstellen an den beiden Übergängen verschieden gewählt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines allmählichen p-n-Überganges in einem p-leitenden Halbleiter Lithium als Donafor in der auf legierten Zone enthalten ist. t::./;
In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 263 777;
Torrey-Whitmer, »Crystal Rectifiers«, New
York, 1948, S. 67;
Proceedings IRE, 40 (1952), S. 1512 bis 1518;
(1953), S. 1728 bis 1734.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
I 709 589/22S T.
DES39903A 1954-07-06 1954-07-06 Halbleiteruebergang zwischen Zonen verschiedenen Leitungstypus und Verfahren zur Herstellung des UEberganges Pending DE1012696B (de)

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