DE1018554B

DE1018554B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, in der eine halbleitende Oberflaechenschicht der p-Leitungsart vorkommt

Info

Publication number: DE1018554B
Application number: DEN8842A
Authority: DE
Inventors: Hendricus Gerardus Kock; Pieter Johannes Wilhel Jochems
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-05-07
Filing date: 1954-05-03
Publication date: 1957-10-31
Also published as: FR1099887A; NL102310C; NL178164C

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit mehreren Elektroden und Halbleitern wie Germanium, in der eine halbleitende Oberflächenschicht der p-Leitungsart vorkommt; solche Halbleiteranordnungen können beispielsweise Phototransistoren und Dioden, sowohl Gleichrichterdioden als auch Photodiode!!, Spitzenkontakttransistoren und Querfeldtransistoren, sein.

Die Erfindung schafft eine Lösung des Problems, eine dünne Schicht der p-Leitungsart, die in einem halbleitenden Körper wenigstens auf einer Seite an einen. Teil der n-Leitungsart grenzt, auf dieser Seite ■völlig frei zu machen, wodurch die Schicht zu Zwecken verwendungsfähig wird, die sich nicht verwirklichen ließen, solange diese Schicht noch im Körper enthalten war.

Gemäß der Erfindung wird, von einem halbleitenden Körper ausgegangen, in dem eine dünne Schicht der p-Leitungsart wenigstens auf einer Seite an. einen halbleitenden Teil der n-Leitungsart grenzt, dieser halbleitende η-Teil wird auf elektrolytischem Wege völlig weggeätzt, und während des Ätzvorganges wird an dem halbleitenden η-Teil ein höheres Potential aufrechterhalten als an der dünnen Schicht der p-Leitungsart.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind,

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung des halbleitenden Körpers in einem Ätzbad;

Fig. 2 bis 4 zeigen die Formänderungen dieses Körpers während des Ätzvocganges;

Fig. 5 bis 8 stellen der Reihe nach eine aus einem solchen Körper hergestellte Photodiode, Gleichrichterdiode, Spitzenkontakttransisto>r und Querfeldtransistor dar;

Fig. 9 und 10 zeigen, wie ein solcher Körper einer weiteren Ätzbearbeitung unterworfen werden kann;

Fig. 11 erläutert ein Verfahren zum Herstellen eines Phototransistors;

Fig. 12 stellt den fertigen Phototransistor dar.

Als Ausgangspunkt wird beispielsweise ein halbleitender Körper genommen, in dem eine dünne Schicht 1 der p-Leitungsart zwischen zwei Teilen 2 bzw. 3 der n-Leitungsart liegt. Dieser Körper ist vorzugsweise ein Einkristall. Solche Einkristalle können in an sich bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß ein sogenannter »Kern« aus einem Behälter mit geschmolzenem Material emporgezogen wird, wobei bestimmte Stoffe, sogenannte Akzeptoren oder Donatoren, der Schmelze zugesetzt werden müssen, um die Leitungsart und das Leitungsvermögen, des auskristallisierten Materials zu beeinflussen. Dieses bekannte Herstellungsverfahren wird hier nicht näher erläutert.

Verfahren zum Herstellen

einer Halbleiteranordnung, in der eine

halbleitende Oberflächenschicht der

p-Leitungsart vorkommt

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 7. Mai 1953

Pieter Johannes Wilhelmus Jochems
und Hendricus Gerardus Kock,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

Der halbleitende Körper ist in einem Behälter 4 aufgehängt, der mit einer Ätzflüssigkei.t 5 gefüllt ist. Die Zusammensetzung dieser Flüssigkeit ist weinig kritisch. Wenn der Körper aus Germanium besteht, kann beispielsweise verdünnte Salzsäure oder Salpetersäure verwendet werden. Auch die in der USA.-Patentschrift 2 619 414 beschriebene Ätzflüssigkeit, die aus 10 bis 20 Volumteilen Eisessig, 10 bis 25 Volumteilen konzentrierter Salpetersäure, 10 bis 20 Volumteilen Fluorwasserstoffsäure (48%), 1 Volum teil Brom besteht, kann Verwendung finden.

Durch Änderung der Konzentration und der Temperatur des Ätzbades und der Stromstärke kann der Verlauf des Verfahrens auf eine angemessene Zeitdauer eingestellt werden.

Eine zu heftige Reaktion kann bewirken, daß auch diejenigen Teile des Körpers, die unberührt bleiben sollen, angegriffen werden. In diesem Falle soll das Bad also verdünnt oder abgekühlt oder aber die Stromdichte herabgesetzt werden.

Der Teil 3 ist hier als Anode geschaltet, der Teil 2 ist die Kathode. Weil die Grenzschicht zwischen den Teilen 1 und 2 in diesem Falle wenig Widerstand aufweist und die Grenzschicht zwischen den Teilen 1

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und 3 als Sperrschicht wirksam ist, wird das Potential des Teiles 3 selbsttätig höher als dasjenige der Schicht 1. Zum Erzielen dieser Spannungsverteilung ist es nicht notwendig, die Teile 2 und 3 selber mit der Stromquelle zu verbinden, es ist auch möglich, einzelne Elektroden derart in dem Bad anzuordnen, daß sich eine solche Spannungsverteilung ergibt.

Die Elektronen fließen jetzt durch die Schicht 2 hindurch zur Schicht 1, sie können jedoch die Grenze zwischen den. Teilen 1 und 3 nicht überschreiten und werden in die Flüssigkeit gezogen. Die gebildeten Anionen bewegen sich angenähert gemäß den Pfeilen 6 infolge der vorstehend erwähnten Potentialverteilung und greifen, den Teil 3 an.

Nach Verlauf weniger Zeit erhält der Körper die in Fig. 2 dargestellte Form. Die Konzentration, des Anionenstroms wird nunmehr bei 7 am stärksten sein, der Teil 3 löst sich folglich rasch auf in. der Nähe der dünnen Schicht 1. Darauf erhält der Körper eine Form, die angenähert der in Fig. 3 dargestellten entspricht. Schließlich löst sich der Teil 3 völlig von der dünnen Schicht ab (s. Fig. 4).

Der erzeugte halbleiten.de Körper läßt sich nunmehr als Photodiode verwenden, nachdem ein Paar Leiter 8 an ihm befestigt sind (Fig. 5). Er kann auch als Gleichrichterdiode Verwendung finden, indem beiderseitig ein. Leiter 9 an ihm befestigt ist (Fig. 6). Ein Vorteil dieser Bauart ist der, daß die in und in der Nähe der Schicht 1 erzeugte Wärme durch den Leiter 9 rasch abgeleitet wird, Im ersteren. Falle soll der Leiter 8 selbstverständlich so an. der Oberflächenschicht 1 befestigt werden, daß diese Schicht dennoch, genügend belichtet werden kann.

Auch der in Fig. 4 dargestellte Körper kann Verwendung finden zum Herstellen eines Transistors mit einem einzigen. Spitzenkontakt 10, wobei Leiter 11 und 12 an den Teilen, 1 und 2 befestigt sind (Fig. 7).

Ein anderer Transistor, der aus einem solchen. Körper hergestellt werden kann,, ist der Querfeldtransistor (Fig. 8). An. der dünnen. Schicht 1 sind zwei Leiter 13 und 14 befestigt, mittels deren sich ein Spannungsgradient in der Schicht erzeugen läßt. Ein Leiter 15 ist mit dem Teil 2 verbunden.

Gewünschtenfalls könnte: die Oberflächenschicht 1 des in Fig. 4 dargestellten Körpers auch an einem Leiter 16 befestigt werden (s. Fig. 9), um darauf den Teil 2 wiederum völlig wegzuätzen; eine Stufe dieses Ätzverfahrens ist in Fig. 10 dargestellt.

Zum Herstellen eines Phototransistors soll von einem halbleitenden Einkristall ausgegangen werden, der einen Teil 17 der p-Art, dann eine dünne Schicht 18 der η-Art, darauf wiederum eine dünne Schicht 19 der p-Art und schließlich einen Teil 20 der η-Art aufweist, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Auch ein solcher Kristall läßt sich durch Emporziehen aus einer Schmelze herstellen.

Um den Teil 20 wegzuätzen, ist es erforderlich, einen Leiter an der dünnen Schicht 18 zu befestigen,, weil die Grenzschicht zwischen den Teilen 17 und 18 auch in diesem Falle als Sperrschicht wirksam ist und die Minusklemme: der Stromquelle folglich nicht mit dem Teil 17 verbunden werden kann.

Infolge der Sperrwirkung der Grenzschicht zwischen den Teilen 19 und 20 wird dieser Teil 20 wiederum weggeätzt, und es ergibt sich schließlich ein halbleitendes Elektrodensystem, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

Claims

Patentanspruch

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere Phototransistor, Photodiode, Gleichrichterdiode', Spitzenkontakttransistor oder Querfeldtransistor, mit mehreren Elektroden, und Halbleitern wie Germanium, in der eine halbleitende Oberflächenschicht der p-Leitungsart vorkommt, dadurch gekennzeichnet, daß von einem halbleitenden Körper ausgegangen wird, in dem eine dünne Schicht der p-Leitungsart wenigstens auf einer Seite an einen halbleitenden Teil der n-Leitungsart grenzt, daß dieser halbleitende η-Teil auf ekktrolytischem Wege völlig weggeätzt wird und daß während des Ätzvorganges an dem halbleitenden, η-Teil ein höheres Potential aufrechterhalten wird als an der dünnem Schicht der p-Leitungsart.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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