DE1031893B - Verfahren zur aeusseren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere fuer Gleichrichter- und Verstaerkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium - Google Patents
Verfahren zur aeusseren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere fuer Gleichrichter- und Verstaerkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder SiliziumInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur äußeren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere
für Gleichrichter- und Verstärkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium, mit
mindestens einmaligem Wechsel des Leitungstyps des Halbleiterkörpers durch elektrolytisches Ätzen unter
Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften der Halbleiteranordnung.
Derartige Halbleiteranordnungen bestehen vorzugsweise aus einem Stück stabförmigen massiven Halbleitermaterials,
das in verschiedenen Abschnitten verschiedenen Leitungscharakter aufweist. Als praktisches
Beispiel sei an dieser Stelle der Germaniumtransistor mit defektelektronenleitender Mittelzone und elektronenleitenden
Randzonen genannt.
Bei derartigen Einrichtungen ist es oft erforderlich,
eine bestimmte Formgebung zu erzielen, die für die weitere Verarbeitung zweckmäßig oder zur Herstellung
bestimmter elektrischer Eigenschaften notwendig ist.
So ist es z. B. Aufgabe der Erfindung, die Schwierigkeiten zu überwinden, die auftreten, wenn bei
einem Halbleiterkörper mit Schichten entgegengesetzten Leitungstyps, insbesondere bei Halbleiterschichtkristallen
vom p-n-p- und n-p-n-Typ, ein elektrischer Anschluß mit der mittleren Zone verbunden werden
soll. Da diese Zone meist sehr schmal ist, bereitet es Schwierigkeiten, an diese Zone eine Elektrode anzulöten,
ohne daß die Elektrode auch mit den anderen Halbleiterschichten in Kontakt kommt. Diese Schwierigkeiten
können überwunden werden, wenn der Halbleiterkörper so geformt wird, daß die Mittelzone
gegenüber den anderen Zonen hervortritt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits vorgeschlagen,
bei Halbleiteranordnungen der obigen Art, die in ihrem inneren Aufbau gewisse Gleichrichtereigenschaften
aufweisen, welche z. B. durch Grenzflächen verschiedener Leitungsgebiete gebildet werden,
die Gleichrichtereigenschaften zu der gewünschten Oberflächengestaltung auszunutzen.
Gemäß dem älteren Verfahren soll die äußere unterschiedliche Formgebung der Zonen einer Halbleiteranordnung
durch das an sich zur Veränderung der Oberflächenform eines Halbleiterkristalls bekannte
elektrolytische Ätzen unter Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften der Halbleiteranordnung
bewirkt werden. Bei diesem Verfahren ist es aber erforderlich, zwei Elektroden an die Mittelzone
des Halbleiterkörpers anzuschließen, bevor das Ätzverfahren beginnen kann. Dabei sieht man sich aber
den gleichen Schwierigkeiten gegenüber, die durch Anwendung der Erfindung gerade vermieden werden
sollen.
Gemäß der Erfindung, die bei der Lösung dieser
Verfahren zur äußeren Formgebung
von Halbleiteranordnungen,
insbesondere für Gleichrichterund Verstärkerzwecke mit Halbleitern
aus Germanium oder Silizium
insbesondere für Gleichrichterund Verstärkerzwecke mit Halbleitern
aus Germanium oder Silizium
Anmelder:
Standard Elektrik Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42
Dr. rer. nat. Dietrich Geist, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Aufgabe ebenfalls die Gleichrichtereigenschaften einer
Halbleiteranordnung bei einer elektrolytischen Ätzung verwendet, werden diese Schwierigkeiten dadurch
überwunden, daß der in die Ätzlösung eingetauchte Halbleiterkörper derart mit einem Pol einer Stromquelle
verbunden und der andere Pol der Stromquelle an eine in die Ätzlösung tauchende zusätzliche
Elektrode angeschlossen wird, daß nur Teile des Halbleiterkörpers vom einen Leitungstyp abgetragen
werden.
Besonders vorteilhaft ist gemäß der Erfindung die Anwendung einer ringförmigen Elektrode als zusätzliche
Elektrode, die den Halbleiterkörper umgibt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wirkt sich, insbesondere
dann vorteilhaft aus, wenn es gilt, für die Kontaktierung des Halbleiters, insbesondere seiner
einzelnen Zonen, ein günstiges Profil zu erreichen, da nach dem bisherigen Stand der Technik gerade in
dieser Hinsicht besondere Schwierigkeiten vorliegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 a und 1 b einen Halbleiterstab in der bisher bekannten Form in Ansicht und im Schnitt,
Fig. 2 das Verfahren gemäß der Erfindung in schematisoher Darstellung und
Fig. 3 und 4 ein durch dieses Verfahren erzielbares Profil bzw. äußere Form, die für die Kontaktnahme
besonders vorteilhaft ist.
Eine bekannte Halbleiteranordnung ist der Flächentransistor, der bekanntlich aus einem stabförmigen
809 530/320
massiven, insbesondere auch einkristallinen Halbleiterstück, vorzugsweise aus Germanium oder
Silizium, besteht und der in den Zonen Z1 und Z3
einen anderen Leitungstyp als in der Mittelzone Z2 besitzt. Weist also die Mittelzone Z2 Defektelektronenleitung
auf, so müssen die Randzonen Z1 und Z3
Elektronenleitung zeigen und umgekehrt. Sofern noch die spezifischen Leitfähigkeiten der drei Zonen geeignete
Werte besitzen, vermag die Anordnung als Gleichrichter oder als Verstärker zu arbeiten.
Damit nun eine derartige Halbleiteranordnung in die vorgesehene Schaltung eingefügt werden kann,
müssen die drei Zonen mit mechanisch sicheren Stromzuführungen S1, S2 und Ss versehen werden, die
einen einwandfreien elektrischen Kontakt ergeben, der nur einen möglichst geringen ohmschen Widerstand
aufweisen darf. Es ist nun ohne weiteres einleuchtend,
daß die Kontaktierung der Randzonen Z1 und Z3 keine
Schwierigkeiten bereitet, im Gegensatz zur Mittelzone Z2, die wegen, ihrer geringen Stärke von etwa
Vio mm oder weniger keine Fläche zur Anbringung eines Kontaktes bietet. Demnach besteht beim Anbringen
eines Kontaktes an dieser Mittelzone stets die Gefahr, daß dieser auch die Zonen Z1 und Z3 erfaßt
und daß dadurch die gesamte Anordnung unbrauchbar wird.
Hier setzt nun die Erfindung an, die auf der Überlegung beruht, daß die Flächen .F12 und F23 zwischen
den Zonen Z1 und Z2 bzw. Z2 und Z3 bei den oben, besprochenen
Halbleiteranordnungen ausgezeichnete Gleichritihtereigenschaften aufweisen. Besitzen beispielsweise
die Mittelzone Defektelektronenleitung und die Randzonen Elektronenleitung, so· liegt bei der
Fläche F12 Polung in Sperrichtung vor, wenn die
Zone Z1 an die positive Klemme und die Zone Z2 an
die negative Klemme einer Spannungsquelle angeschlossen wird; analog ist F23 in Sperrichtung gepolt,
wenn die Zone Z2 negativ und die Zone Z3 positiv gepolt
wird. Dieser Befund ist die Grundlage für das Verfahren gemäß der Erfindung, das in der Fig. 2
schematisch dargestellt ist. Es handelt sich um einen Germaniumstab mit den elektronenleitenden Zonen Z1
und Z3 und der defektelektronenleitenden Mittelzone Z2. Dieser Stab wird nun. so weit in ein Ätzbad B für
anodische Ätzung, z. B. aus Glykolester, eingetaucht, daß nur ein Teil der Zone über dem Flüssigkeitsspiegel
Sp hinausragt. Dieses Ende wird mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbunden, die
in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die z. B. ringförmige Kathode K befindet sich an geeigneter Stelle
des Ätzbades. Es fließt nun ein Strom vom positiven Pol der Spannungquelle durch die Zone Z1 an den
durch Pfeile bezeichneten Stellen in den Elektrolyten
B zur Kathode K, so daß eine Abtragung des Halbleitermaterials an den durch die Pfeile gekennzeichneten
Stellen erfolgt. Eine Abtragung der Zone Z2 ist dagegen nicht möglich, da hierfür der Strom von
der Zone Z1 zunächst in die Zone Z2 und erst von dort
in den Elektrolyten fließen müßte. Die Grenzfläche zwischen den Zonen Z1 und Z2 ist aber, wie oben vorausgesetzt,
in Sperrichtung gepolt, so daß der Stromfluß auf dem angegebenen Weg derart gering ist, daß
keine irgendwie bedeutsame Abtragung der Mittelzone Z2 stattfinden kann.
Läßt man also das Verfahren gemäß der Erfindung in der angegebenen Weise eine Zeitlang laufen, so erhält
man einen Halbleiter von dem in Fig. 3 dargestellten Profil. Kehrt man nach beendetem Verfahren
den Halbleiterstab um, so kann man die Zone Z3 in derselben Weise wie die Zone Z1 bearbeiten, wodurch
die in Fig. 4 dargestellte äußere Form erhalten wird.
Im Sinne der Erfindung liegt es auch, den Halbleiterstab vollständig in das Ätzbad B einzutauchen,
so. daß die Zonen Z1 und Z3, die dann gemeinsam an
den +-Pol der Spannungsquelle anzuschließen sind, abgetragen werden.
Besonders hervorzuheben ist, daß diejenige Zone (im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Zone Z2), in
die der Strom infolge von Sperreigenschaften der dazwischenliegenden Grenzfläche nicht eindringt, stets
mit scharfem Profil erscheint, das in keiner Weise vom verwendeten Elektrolyten abhängt. Die Form
dieses Profils wird vielmehr allein durch· die elektrischen Eigenschaften des schmalen Bereichs bestimmt,
in dem der Wechsel dtes Leitungscharakters zwischen den Zonen stattfindet.
Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern ist unter
anderem auch bei anderen Halbleitermaterialien, auch bei anderer Reihenfolge der Zonen verschiedenen Leitungstyps
anwendbar, wenn die entsprechenden Ätzbäder verwendet und die elektrischen Verbindungen
in der richtigen Polung hergestellt werden. Auch ist die Erfindung nicht nur auf den Zweck einer leichtem
Kontaktanbringung beschränkt, sondern auch für andere Aufgaben der Formgebung gedacht, die bei
Halbleiteranordnungen auftreten können.
Claims (2)
1. Verfahren zur äußeren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere für Gleichrichter-
und Verstärkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einmaligem
Wechsel des Leitf ähigkeitstyps des Halbleiterkörpers
durch elektrolytisches Ätzen unter Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften
der Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Ätzlösung eingetauchte Halbleiterkörper
derart mit einem Pol einer Stromquelle verbunden und der andere Pol der Stromquelle an
eine in die Ätzlösung tauchende zusätzliche Elektrode angeschlossen wird, daß nur Teile des Halbleiterkörpers
vom einen Leitfähigkeitstyp abgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Elektrode eine ringförmige
Elektrode verwendet wird, die den Halbleiterkörper umgibt.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 823 763;
schweizerische Patentschrift Nr. 263 779; USA.-Patentschriften Nr. 2 502 479, 2 560 594,
2 600500.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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