DE1044279B - Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkoerpern fuer Halbleiteranordnungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkoerpern fuer Halbleiteranordnungen

Info

Publication number
DE1044279B
DE1044279B DEG20316A DEG0020316A DE1044279B DE 1044279 B DE1044279 B DE 1044279B DE G20316 A DEG20316 A DE G20316A DE G0020316 A DEG0020316 A DE G0020316A DE 1044279 B DE1044279 B DE 1044279B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon
semiconductor
etching solution
contact
indium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG20316A
Other languages
English (en)
Inventor
John Allan Armstrong
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE1044279B publication Critical patent/DE1044279B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/24—Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/04—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the liquid state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

DEUTSCHES
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kristalline Halbleiterkörper, insbesondere auf Mittel zur Herstellung· von elektrischen, Kontakten an denselben.
Bei der Herstellung von. unsymmetrisch leitenden HalbleiiteranOirdnungeni, wie Gleiahnichtarn., Halbleiiterdioden und Transistoren., aus Halbleiterkörpern ist es notwendig, einen elektriseheii Kontakt mit diesen herzustellen. Kontakte mit einem hialbleitendenkristallinen Körper, wie Silizium oder Germanium, können gleichrichtend und nicht gleichnilchifend sein. Ob ein bestimmter Kontakt gleichrichtend oder nicht gleichrichtend ist, hängt von den elektrischen Leitfähigkeitscharakteriistiken des Halbleiterkörpers und vom Kontaktmaterial ab.
Halbleitende Materialien, wie Silizium oder Germanium, können p-leitend sein, d. h., sie besitzen auf Grund eines Überschusses an etektronischen Fehlstellen positive Leitungscharakteristiken; besitzen sie einen Überschuß an Elektronen, dann sind sie n-leitend, d. h., sie besitzen n-Leitungscharakteristiken. Ob ein bestimmter Halbleiterkörper p- oder η-leitend ist, hängt von dem Typ und der Menge der in ihm enthaltenen elektrisch wirksamen Vöranreinigungen ab. Gewisse Verunreinigungen, »Donatoraktivatoren« genannt, liefern dem Halbleiterknistalilgitter einen Überschuß von Elektronen, der dazu führt, daß der Körper n-Leitungscharakteristiken zeigt; in diesem Fall wird die elektrische Leitung durch einen· Elektronenfluß durchgeführt. Arsen, Antimon und Phosphor, die zu der V. Gruppe des Periodischen Systems gehören, sind Beispiele von Donatoraktivatoren. Bestimmte andere Verunreinigungen, »Akzeptoraktivatoren« genannt, wirken derart, daß sie Elektronen aus dem Halbleiterkri'stallgitter entfernen, was verursacht, daß der Körper p-Leitungscharakteristiken aufweist; in diesem Fall wird die elektrische Leitung durch einen Fluß von elektronischen Fehlstellien oder »positiven Löchern« durchgeführt. Bot, Aluminium, Gallium und Indium, die in der III. Gruppe des Periodischen Systems liegen, sind Beispiele für Akzeptoirverunsreinigungen. Wenn auf die Leitungscharakteristiken eines Halbleiiterkörpers in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, dann muß man beachten, daß es zwei Leitfähigkeitsitypen des Halbleiters gibt, nämlich den η-Typ und dien p-Typ. Wenn nun einer dieser erwähnten Leitfähigkeitstypen als »der eine Leiitfähigkeitstyp« bezeichnet wird, dann heißt das·, daß der übrigbleibende Leitungstyp als »der entgegengesetzte Leituogstyp« bezeichnet werden kann.
Wenn ein »Flächenkontakt«, im Gegensatz zu einem Punkt- oder Linienkontakt, mit einem bestimmten kristallinen Halbleiterkörper hergestellt wird, dann tritt eine Legierung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kontaktmaterial an der Kontaktfläche auf.
Verfahren zur Herstellung
von Kontakten an Halbleiterkörpern
für Halbleiteranordnungen
Anmelder:
General Electric Company,
Sdienectady, N, Y, (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing, A. Schmidt, Patentanwalt,
Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150
Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 23. August 1955
John Allan Armstrong, Scheneetady, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden
Ist das Kontaktmaterial aus Donator- oder Akzeptoraktivatormaterial, welches dazu neigt, in dem Halbleiterkörper Leitfähigkeitsebaraktaristiken zu induzieren, die denen, welche er ursprünglich besaß, entgegengesetzt sind, dann wird ein Bereich des HaIbleiiterkörpens, der unmittelbar an den Legierungsbareich grenzt, mit Aktivatorverunreinigungsatomen, die entgegengesetzte Leitfähigkeit induzieren, durchsetzt, welche diesen Bereich des Halbleiters gegenüber dem Leiitungstyp des Hauptteifes des Halbleiterkörpers entgegengesetzt leitend machen. Die Gflenze zwischen dem Bereich mit der veränderten Leitfähigkeit und dem Rest des Halbleiterkörpers stellt einen p-n-Übengang dar, und der so gebildete legierte Kontakt ist ein gleichrichtender Kontakt.
Wenn andererseits das Kontaktmateriai ein Aktivator ist, welcher dazu neigt, in dem Halbleiterkörper Leitfähigkeitscharakteristiken des gleichen Typs zu induzieren, wie sie ursprünglich vorhanden waren, dann tritt keine Umwandlung des Leitfähigkeitstyps· auf, und der so· gebildete Legiierungskontakt ist nicht gleichrichtend. Ist das Kontaktjnaiterial weder ein Donator noch ein Akzeptor und hat es keime Wirkung auf die Le'iftfähigkeitsoharakteriBtiken. des Halbleiters, dann tritt keine Änderung des Leitungstyps auf, und der so gebildete Kontakt ist nicht gleichrichtend'.
Bei der Herstellung von Kontakten mit Halbleiterkörpeirn, wie Germaniium und Sifeium, muß dear HaIb-
«09 679/270
leiterkörper zuerst von jedweder Oxydschicht giereinigt werden. Das übliche Verfahren zum Entfernen von Oxydschichten besteht im Abreiben oder Ätzen oderin.beideni. Während .dieses Verfahren bed Germanium relativ zufriedenstellend ist, ist.dies bei Silizium, weniger der Fall. Dies ist auf die große Affinität des Siliziums gegenüber Sauerstoff zurückzuführen. Ein Germaniumhalblleiterkörper kann1 abgerieben oder geätzt werden und eine Zeitlang an Luft Hegenbleiben, und die Oberfläche bleibt frei von einer Oxydschicht. Silizium auf der anderen Seite- reagiert so stark mit Sauerstoff, daß, sobald eine Oxydschicht durch Ätzen oder Abreiben vom Siliziumkörper entfernt ist, sich eine neue Schicht auf" d6r~Oberfiäche bildet, bevor Kontakte angebracht werden können. Es ist überhaupt nicht klar,, ob Reiben und Ätzen Oxydschichten tatsächlich von Siliziumkörpern entfernen. Es ist möglich, daß das Reiben die Oxydschicht lediglich im den Körper von einem SiHziuffikristall eindrückt. Wird ein Siliziumkristall zur Entfernung eimer Oxydschicht geätzt, dann ist es ebenfalls möglich, daß, sobald die Siliziumoberfläche frei ist, diese mit dem in der Ätzlösung vorhandenen Sauerstoff reagiert und eine neue Oxydschicht bildet, gleichgültig ob die Oxydschichten, die immer auf der Oberfläche von Siliziuimkristalien vorhanden sind/ mit den üblichen Verf aharen niemals richtig entfernt werden oder ob sie durch neue Oxydhäutchen ersetzt werden, sobald sie entfernt werden. Jedenfalls ist es sicher, daß die bisher üblichen Verfahren zur Entfernung von Oxydschichten von Siliziumkristallkörpern ungenügend sind.
Um die bei der Entfernung von Oxydschichten von kristallinen Siliziumkörpem zum Zwecke der Herstellung von, gleichrichtenden oder nicht gleichrichtenden Kontakten auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden, ist es üblich, bei dier Herstellung von Kontakten an Siliziumkörpern zuerst die Oberfläche des Siliziumkörpers soweit wie möglich zu säubern und dann das Kontaktmaterial bei Temperaturen, die ausreichend hoch sind, um die vorhandene Oxydschicht durch das Kontaktmaterial aufzulösen, an den SiIiziumköcper zu legieren. Derartige Prozesse werden im allgemeinen bei Temperaturen von über 600° C durchgeführt. Obwohl derartige Prozesse zufriedenstellende Kontakte ergeben, erweisen sich die erforderlichen hohen Temperaturen als äußerst schädlich für die Halblieitereigenschaften des kristallinen Halbleiters. Wenn ein kristalliner Siliziumkörper auf eine Temperatur von über 450° C erhitzt wird, dann setzt die. »Hitzebehandlung·« des Siliziumkörpers die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger innerhalb des SiIiziumkristaHkörpers sehr wesentlich herab. Da eine lange Lebensdauer der Minoritätsladungsträger zur Herstellung von leistungsfähigen unisymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen, insbesondere Transistoren, wichtig ist, ist es äußerst schwierig, leistungsr fähige Geräte dieser Art herzustellen, wenn Temperaturen von über 450° C verwendet werden, um Kontakte an den Siliziumhalbleiterkörpern herzustellen. Ein weiterer Nachteil der Verwendung hoher Temper raturen zur Herstellung von Kontakten mit Siliziumkörpern ist die Widerstandsänderung des Siliziums, welche unvermeidlich die Sitzebehandlung der Körper bei Temperaturen von mehr als 450.? C begleitet
Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkörpern, wie Germanium oder Silizium, für. Halbleiteranordnungen. Erfindungsgemäß wird auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine saure Ätzlösung aufger bracht, in die Ätzlösung wird das Kontaktmaterial eingebracht, und dann wird bis über den Schmelzpunkt des Kontaktmaterials erhitzt. Hierbei greift die Ätzlösung sowohl den Halbleiter als auch das Kontaktmaterial an. Wenn die beiden geätzten Flächen
.-5 bei einer Temperatur, bei welcher das Kontaktmaterial schmilzt, in Kontakt kommen, dann wird ein sauberer, stark legierter Übergang zwischen dem Halbleiter und dem Kontaktmaterial gebildet.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren
ίο zur Herstellung von kristallinen Halbleiterkörpern, welches gleichzeitig die Oxydschichten von diesen entfernt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Haristelluing von Kontakten mit kristallinen Halbleiterkörpern, welches zu keiner Beschädigung der Halbleiterkörper auf Grund hoher Temperaturen führt. .
Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren hervor.
Die Fig. 1 und 2 steilen einen Halbleiterkörper dar, an welchem Kontakte legiert werden. Es sind die aufeinanderfolgendem Stufen dargestellt. . Fig. 1 zeigt, eine schematische Darstellung eines kristallinem Halbleiterkörpersi, der gemäß einem Beispiel' der Erfindung behandfeilt werden soll. Ein Siliziumkristall 1 von vorzugsweise monokristalliner Struktur wird auf die entsprachende Größe gebracht, und die mit dem Kontakt zu versehene Fläche wird nach den üblichen bekannten Methoden abgerieben und geätzt. Die Siliziumscheibe 1 wird dann auf eine horizontale Oberfläche in einen nicht dargestellten Ofen oder ein anderes Heizgerät gesetzt, welches ihre Temperatur auf etwa 390° C zu erhöhen vermag. Derartige Geräte sind dem Fachmann bekannt, und da sie keimen Teil der vorliegendem Erfindung darstellen, soll auf sie nicht näher eingegangen werden·.
Daraufhin wird ein Fleck 2 einer sauren Ätzlösung auf die obere horizontale Oberfläche 3 des Siliziumkristalils 1 aufgebracht. Die Ätzlösung in dem Fleck 2 kann eine der zahlreichen Ätzlösungen sein, die zur Ätzung von Halbleiteroberflächen häufig angewandt werden; es ist lediglich' erforderlich, daß die Ätzlösung die Oxydschicht. auf der Oberfläche des Siliziumkörpers bei einer Temperatuir von etwa 390° C auflöst. Die unter der Handelsbezeichnung CP4 erhältliche Substanz stellt eine geeignete Ätzlösung dar. Sie enthält 40'Voilumteile konzentrierte Salpetersäure (spezifisches Gewicht 1,42), 25 Volumteile Flußsäure (22° Baume), 25 Volumteile Eisessigsäure (99,8% rein), und Vs Volumteiil Bromin (99,8% rein). Eine weitere geeignete Ätzlösung, die bei der praktischen Ausführung der Erfindung "Anwendung finden kann, wird als »Weiß ätze« bezeichnet und bestellt aus etwa 3 Volümteilen konzentrierter Salpetersäure und 1 Teil konzentrierter Flußsäure (Reinheiten wie oben angegeben). Andererseits kann auch eine Ätzlösung benutzt werden, die lediglich· auisi Fliußsäure besteht. Obwohl nicht notwendig, ist es von Vorteil, wenn die bei der praktischen Ausführung der Erfindung verwendete Ätzlösung mindestens 10 Volumprozent konzentrierter Fliußsäure enthält, da diese Säure bekanntlich Siliziumdioxyd, das Oxyd, welches Siliziumkörr per schützt, angreift. Während hier bestimmte- ger eignete Ätzlösungen aufgeführt wurden, ist es selbst-
6g verständlich, daß. viele andere Ätzlösungen, welche Siliziumdioxyd angreifen, ,.bei der. praktischem Ausführung der Erfindung an Stelle .der erwähnten Beispiele . treten können. Der. Fleck 2 wird durch die Oberflächenspannung an der.entsprechenden Stelle gehalten;' 'auf Wunsch kann jedoch der Siliziumkörper 1
etwas ausgehöhlt werden; auch andere Mittel können verwendet werden, um den Fleck 2 an seiner Stelle zu halten.
Nachdem der Fleck 2 auf die Oberfläche 3 des kristallinen Siliziumkörpers 1 aufgebracht worden ist, ■wird eine geringe Menge eines Kontaktmaterials. 4 in den Fleck 2 gestetzt. Die Form' des Kontaktmaterials 4 kann variiert werden. So kann das Kontaktmaterial 4 beispielsweise in kleinen Stückchen oder in Flockenform aufgebracht werden; es wird jedoch Vorzugsweise in Form eines dünnen Blätfcchens aufgebracht, beispielsweise in kleinen Blättern von etwa 2 · 2 mm und 0,007 cm Stärke. Die Menge des Kontaktmaterials hängt von der Größe und der Stärke des gewünschten Kontaktes ab.
Die Zusammensetzung des Kontaktmaterials 4 hängt von dem Leitfähigkeitstyp des Siliziuniköirpers, mit dem der Kontakt gemacht werden soll, und dem gewünschten Kontakttyp ab. Besitzt der Siliziumkörper 1 η-Leitfähigkeit und soll ein nicht gleichrichtender Kontakt mit diesem gebildet werden, dann kann das Kontaktmatarial 4 aus jedem beliebigen Material bestehen, welches in dem n-Sildzium keine elektrischen Leitfähigkeitsändeirungen hervorruft und welches einen Schmelzpunkt unter 390° C wie z. B. reines Zinn hat. Es ist jedoch von Vorzug-, daß zur Bildung eines derartigen Kontaktes mit dem η-Silizium das Kontaktmaterial 4 ein Donatoraktivator für Silizium ist, welcher die zusätzliche Eigenschaft des Schmelzens bei einer Temperatur unter 390° C aufweist. Derartige Materialien können Legierungen von Indium mit Va bis 2 Gewichtsprozent des Donatoiraktivators, beispielsweise Arsen, Phosphor oder Antimon sein. Die elektrischen Eigenschaften dieser Legierungen warden diurch die Donatorbestandteile auf Grund ihres wesentlich höheren. Diffusionskoeffiziienten bestimmt. Da 'andererseits' die Legierung in der Hauptsache aus Indium besteht, wird ihre physikalische Eigenschaft in der Hauptsache durch Indium bestimmt, und sie schmilzt bei Temperaturen, die ausreichend tief liegen (unter 390° C), um für die praktische Anwendung der Erfindung von Nutzen zu sein.
Wenn· andererseits der Siliziumkörper, mit welchem Kontakt gemacht werden soll, n-lieitend ist und wenn ein gleichrichtender Kontakt mit demselben gemacht werden soll, dann muß das gewählte Kontaktmaterial ein Akzeptoraktivatoir für Silizium sein, d. h. ein Material, welches in einem Siliziumkörper p-Leitung'scharakteristiken hervorruft und bei einer Temperatur unter 390° C schmilzt. Einige solcher Materialien, welche in dieser Hinsicht benutzt werden können, sind reines Indium und Legierungen von Indium mit anderen Akzeptoraktivatoien, wie Bor, Aluminium oder Gallium. Diese Legierungen sollten ein derartiges Verhältnis aufweisen, daß der Schmelzpunkt derselben unter 390° C liegt. Dieses Verhältnis wird sich im allgemeinen dann ergeben, wenn Indium in Verhältnissen von 98 Gewichtsprozent oder mehr in der Legierung vorhanden ist.
Ist der· Siliziumkörper, mit welchem der Kontakt gemacht werden soll, p-leitend utnd soll ein. nicht gleichrichtender Kontakt mit diesem gemacht werden, dann kann das Kontaktmateirial 4 jedes beliebige Material sein, welches keine Leitfähigkeitsänderungen in 6g dem p-Silizium hervorruft und unter 390° C schmilzt wie z. B. reines Zinn. Es ist jedoch von Vorzug, daß bei der Bildung von nicht gleichrichtenden Kontakten mit p-Silizium dieses Kontaktmaterial 4 ein Akzeptoraktivato.rmaterial für Silizium ist, welches bei einer Temperatur unter 390° C schmilzt. Dazu gehören alle Materialien, welche zutr Herstellung von Gleichrichterkontakten mit n-Siliziumkörpern verwendet werden, wie z. B. reines Indium und Legierungen von Indium mit 2 °/o oder weniger anderen Akzeptoraktivatoren für Silizium, wie z. B. Aluminium, Gallium oder Bor.
Wenn andererseits die Siliziumkörper, mit welchen Kontakt gemacht werden soll, p-Leitfähigkeit aufweisen und ein gleichrichtender Kontakt mit diesen gemacht werden soll, dann muß das Kontaktmaterial 4 ein Donatoraktivator für Silizium sein, welcher bei einer Temperatur unter 390° C schmilzt. Es handelt sich hier um die gleichen Materialien^ welche zur Herstellung von nicht gleichrichtenden Kontakten mit n-Siliziumkörpern verwendet werden. Derartige Materialien können Legierungen von· Indium mit V2 bis 2 Gewichtsprozent der Donatoraktivatoren für Silizium, nämlich Antimon, Arsen oder Phosphor sein.
Ist das· Kontaktmaterial 4 nach den hier beschriebenen Gesichtspunkten ausgewählt, so daß der gewünschte Kontakttyp erzeugt werden kann, dann wird das Material in den Fleck 2 der Ätzlösung gebracht und der Siliziumkörper in einer Temperatur erhitzt, bei welcher- die Ätzlösung· im Fleck 2 heftig kocht, wobei sowohl die Oberfläche 3 des Siliziumkörpers 1 als auch das Kontaktmaterial 4 angegriffen wird. Obgleich diese Temperatur ein wenig variiert werden kann, ist sie vorzugsweise auf eine Temperatur von 390 biis 450° C zu regeln. Bei Temperaturen unter 390° C greift die Ätzlösung die Oxydschicht über der Oberfläche 3 des Siliziumköirpers 1 nicht so leicht an. Bei Temperaturen über 450° C entsteht im Silizium eine Herabsetzung der Lebensdauer der Minoritätsladüngs.träger und eine Änderung des spezifischen Widerstandes, wie dies bereits oben erwähnt wurde.
Da die Entfernung der immer vorhandenen Oxydschicht von Siliziumkörpern Gegenstand der Erfindung ist, ist es von Vorzug, wenn der Prozeß in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die der Bildung von Siliziumdioxyd abträglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Prozeß in einer reduzierenden Atmosphäre ausgeführt wird. Eine derartige Atmosphäre wird' von Vorteil durch trockenen Wasserstoff, aber auch durch trockenes Kohlenstoffmonoxyd oder bestimmte Kohlenwaeserstoffgase, wie z. B. Methan,, geliefert. Das gewählte reduzierende Gas strömt kontinuierlich durch die Kammer, in welcher der Heizvorgang vor sich geht.
Wenn der Siliziumkörper auf Temperaturen zwischen 390 und 450° C erhitzt wurde, dann kocht die Ätzlösung heftig1 und verschwindet, wobei sie eine dunkle Kruste an dieser Stelle zurückläßt. Der Körper wird auf der erhöhten Temperatur gehalten;, bis die gesamte Flüssigkeit verschwunden ist, wobei normalerweise 10 Minuten! anstreichend sind. Obwohl auf Grund längerer Heizzeiten keine schädlichen Effekte beobachtet wurden, scheinen Zeiten von mehr als 10 Minuten bei erhöhten Temperaturen die gewünschten Eigenschaften des gebildeten Kontaktes nicht zu verbessern. Wird der Siliziümkörper auf der erhöhten Temperatur gehalten! und hat die Reaktion begonnen, dann ist es lediglich notwendig, daß die gesamte Feuchtigkeit aus dem Kontaktgebiet entfernt wird. Dieser Zustand zeigt sich dadurch an, daß die schwarze Kruste, die durch die Reaktion erzeugt wurde, bricht und Flocken bildet, wobei der Siliziumkörper freigelegt wird. Dies geschieht im allgemeinen nach etwa 10 Minuten. Der Heiz Vorgang wird dann unterbrochen, der Siliziumkörper wird aus dem Heizgerät entfernt und kühlt auf Zimmertemperatur ab.
Der Rest der schwarzen flockigen Kruste, der . den Kontaktbereich bedeckt, wird entfernt, beispielsweise durch Kratzen mit einem scharfen Gegenstand.
Der Zustand des Siliziumkörpers in diesem Zeitpunkt wird durch Fig. 2 dargestellt, in welcher ein metallischer Kontakt 5 an die Oberfläche 3 des Si'liziumkörpers 1 legiert ist. Der Kontakt wird an der Stelle gebildet, die· ursprünglich vom Fleck 2 der Ätzlösung eingenommen wurde, und bedeckt den Teil der Oberfläche 3, dian ursprünglich der Fleck 2 einnahm. Der elektrische Kontakt wird mit dem Kojitakt 5 hergestellt, indem ein Elektrodendraht aus beliebigem Metall bei niedriger-Temperatur an diesen, gelötet wird und ein beliebiges der üblichen! Niedertemperaturlote, beispielsweise ein Blei-Zimv-Lot, verwendet werden kann.
Im folgenden, sind einige weJiteie Beispiele für die Erfindung angegeben·.
Beispiel I
Ein nicht gleichrichtender Kontakt wird auf der Oberfläche eines p-leitenden monokristallinen Siliziumkristalls von 1,25 cm Länge, 0,64 cm Breite und 0,16 cm Dicke, der im wesentlichen aus· reinem SiIizium mit etwa 5 · 1015 Boratomen je cm3 besteht, gebildet, indem zuerst mit CP4-Ätzei geätzt wird, mit Methylalkohol gewaschen wird und die Probe dann horizontal flach in. einen Ofen gefegt wird. 0,1 cm? der CP4-Ätze wird auf die Oberfläche des SiliziumkristaHs gesetzt. Ein Stück Indium, 2 · 2 mm und 0,007 can dick, wird auf den Tropfen der Ätzlösung gebracht und der Kristall auf 400° C erhitzt und auf dieser Temperatur 10 Minwien. lang gehalten. Durch den Ofen strömt ein kontinuierlicher Strom von 35, trockenem Wasserstoff mit einem Druck von einer Atmosphäre. Ist die Heizzeit vorbei, dann wird der Siliziumkristall aus dem Ofen entfernt und kühlt ab. Ist er abgekühlt, dann wird die Kruste von der Oberfläche gekratzt,-und man stellt fest, daß sich ein nicht gleichrichtender Konitakt auf der Oberfläche des Siliziumkristalls gebildet hat, der den Teil der Oberfläche einnimmt, der früher von dem Ätztropfen bedeckt war.
Beispiel II
Ein gleichrichtender Konitakt wird auf der Oberfläche eines monokristallinen KristaHs aus p-Siliizium gebildet, indem ein Kristall von gleicher Größe und Reinheit wie im Beispiel I benutzt wird und ein Stück Kontaktmateriai von gleicher Große wie im Beispiel I, jedoch aus Indium und 2 Gewichtsprozent Antimon bestehend, benutzt wird. Es wird nach dem Verfahren gemäß Beispiel I vorgegangen, was zu einem gleichrichtenden Kontakt auf der Oberfläche des Siliziumkristalls führt.
Beispiel III
Ein nicht gleichrichtender Kontakt wird auf der Oberfläche eines n-leitendeni monokristallinen Siliziumkristalls aus im wesentlichen reinem Silizium mit annähernd 1016 Atomen Phosphor je cm3 gebildet, indem ein derartiger Kristall von gleicher Größe an Stelle des KristaHs von Beispiel I gesetzt wird und ein Stück Kontaktmaterial von, gleicher Größe wie das im Beispiel I benutzte, jedoch aus einer Legierung von Indium und 2 Gewichtsprozent Antimon bestehendj verwendet wird. Es wird nach dem Ver-' fahren gemäß Beispiel I vorgegangen, was zu einem 7p nicht gleichrichtenden: Kontakt auf der Oberfläche des Siliziumkristalls führt.
Beispiel IV
Ein gleichrichtender Kontakt wird auf der Oberfläche eines mqnokristallinieni KristaHs von n-leitendem Silizium gebildet, indem ein derartiger Kristall von gleicher Größe und Reinheit an Stelle des KristaHs von Beispiel· I gesetzt wird und ein Kontaktmateri'al von gleicher Größe und Zusammensetzung wie im Beispieil· I benutzt wird. Esi wird nach dem Verfahren gemäß Beispiel I vorgegangen, was zu einem gleichrichtenden Kontakt auf der Oberfläche des Siiliziumkristalls führt.
Obwohl· das Verfahren zur Herstellung von Kontakten; von größtem Nutzen· ist, wenn es in bezug auf SiliziumkÖTper, mit deren· Hilfe sie auch hier beschrieben· wurde, angewandt wird, ist es selbstverständlich, daß das Verfahren gleichermaßen auch bei anderen Halbleitern, wie z. B. Germanium, Verwendung finden kann.
Das Verfahren zur Herstellung von Kontakten mit Halbleitern kann zu der Herstellung einer Anzahl brauchbarer Halbleiiteranorclmupgen Verwendung fin-den, So· kann, beispielsweise eime dünne Scheibe aus monokristallinem Halbleiter auf der einen großen Oberfläche mit einem gleichrichtenden Kontakt und an der anderen großen Oberfläche mit einem nicht gleichrichtenden Kontakt versehen werden, so daß eine Halbleiterdiode entsteht. Andererseits kann ein derartigeir Körper mit gegenüberliegenden gleichrichtenden Kontakten und einem nicht. gleichrichtenden Kontakt an dem einen seitlichen; Ende versehen werden,, wodtorch ein Flächentransistor entsteht.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkörpernij wie Germanium oder Silizium für HalbMiteranordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers eine saure Ätzlösung aufgebracht wird, in die Ätzlösung das Kontaktmateriai eingebracht und dann bis über den Schmelzpunkt des Kontaktmaterials, erhitzt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Silizium hergestellt wird und daß die Erhitzung auf Temperaturen zwischen 390 und 450° C vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch, 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers· vor dem Aufbringen- der .Ätzlösung abgerieben oder geätzt wird.. .
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzlösung eine Lösung aus- 40: Volumteifen konzentrierter Salpetersäure, 25 Voluonteiien1 Fluß säure, 25 Volumteilen Eisessigsäure und 0,5 Volumteilen Bromin verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzlösung eine solche mit 3 Voluimteilen konzentrierter Salpetersäure und 1 Volumteil konzentrierter Fluß säure verwendet wird. · .
6. Verfahren nach Anspruch-1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als. Ätzlösung eine solche mit mindestens 10 Volumprozent konzentrierter Fluß säure' verwendet id
7. Verfahren nach Anspruch· 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmaterial in Form kleiner Stücken, Flocken oder in Form dünner Blättchen in die Ätzlösung eingebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzungsprozeß in einer reduzierenden Atmosphäre, wie trockenem Wasserstoff, trockenem Kohlenstoffmono'xyd oder Kohlenwassenstoffgasen, wie Methan, ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung nicht gleichrichtender Kontakte an n-leitendem Halbleitermaterial ein nichtdotierendes Material, wie reines Zinn, oder ein Donatormaterial, wie z. B. eine Legierung aus Indium mit Va bis 2 Gewichtsprozent Arsen, Phosphor oder Antimon, verwendet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung gleichrichtender Kontakte an η-leitendem Halbleitermaterial ein Akzeptormaterial, wie reines Indium, oder eine Legierung von
10
Indium mit anderem Akzeptormaterial, wie Bor, Altminium oder Gallium, verwendet wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 8, dadurch- gekennzeichnet, daß zur Herstellung nicht gleichrichtender Kontakte an p-leitendem Halbleitermaterial ein nichtdotierendes Material, wie reines. Zinn, oder ein Akzeptormaterial, wie reines Indium, otter eine Legierung von Indium mit 2 % oder weniger an. anderen Akzeptoirmaterialien, wie Aluminium, Gallium oder Bor, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung gleichrichtender Kontakte an p-leitendem Halbleitermaterial ein Donatormaterial, wie eine Legierung aus Indium mit V2 bis 2 Gewichtsprozent Donatormaterial, wie Antimon, Arsen oder Phosphor, verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 583 681;
deutsche Patentanmeldung L13147 VIII c/21g (bekanntgemacht am 28. 1. 1954).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEG20316A 1955-08-23 1956-08-15 Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkoerpern fuer Halbleiteranordnungen Pending DE1044279B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US530030A US2806807A (en) 1955-08-23 1955-08-23 Method of making contacts to semiconductor bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1044279B true DE1044279B (de) 1958-11-20

Family

ID=24112170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG20316A Pending DE1044279B (de) 1955-08-23 1956-08-15 Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkoerpern fuer Halbleiteranordnungen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US2806807A (de)
DE (1) DE1044279B (de)
FR (1) FR1192145A (de)
GB (1) GB826560A (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2985550A (en) * 1957-01-04 1961-05-23 Texas Instruments Inc Production of high temperature alloyed semiconductors
US3024148A (en) * 1957-08-30 1962-03-06 Minneapols Honeywell Regulator Methods of chemically polishing germanium
US2970044A (en) * 1957-12-30 1961-01-31 Ibm Solution and process for etching indium dots
US3019142A (en) * 1958-07-25 1962-01-30 Bendix Corp Semiconductor device
NL232826A (de) * 1958-10-31
US3117899A (en) * 1960-07-18 1964-01-14 Westinghouse Electric Corp Process for making semiconductor devices
US3262825A (en) * 1961-12-29 1966-07-26 Bell Telephone Labor Inc Method for etching crystals of group iii(a)-v(a) compounds and etchant used therefor
WO2007133528A2 (en) * 2006-05-08 2007-11-22 Indium Corporation Of America Alloy compositions and techniques for reducing intermetallic compound thickness and oxidation of metals and alloys
FR3040641B1 (fr) * 2015-09-07 2020-05-08 Nof Metal Coatings Europe Procede d'application d'un revetement anticorrosion sur une piece metallique, composition de revetement aqueux, revetement anticorrosion de pieces metalliques et piece metallique revetue

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2583681A (en) * 1945-04-20 1952-01-29 Hazeltine Research Inc Crystal contacts of which one element is silicon

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1263656A (en) * 1916-05-31 1918-04-23 Frank A Fahrenwald Process of coating or joining articles of tungsten or molybdenum.
US2731704A (en) * 1952-12-27 1956-01-24 Raytheon Mfg Co Method of making transistors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2583681A (en) * 1945-04-20 1952-01-29 Hazeltine Research Inc Crystal contacts of which one element is silicon

Also Published As

Publication number Publication date
US2806807A (en) 1957-09-17
GB826560A (en) 1960-01-13
FR1192145A (fr) 1959-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE961913C (de) Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit p-n-UEbergaengen
DE68918565T2 (de) Verfahren zur herstellung von sonnenzellenkontakten.
DE4325804A1 (de) Verfahren zum Herstellen von hochohmigem Siliziumkarbid
DE2544736A1 (de) Verfahren zum entfernen von verunreinigungen aus monokristallinem silicium
DE2818261A1 (de) Halbleiter-solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung
DE2031333C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes
DE102014111282A1 (de) Verfahren zum sauren Ätzen von Silizium-Wafern
DE1084381B (de) Legierungsverfahren zur Herstellung von pn-UEbergaengen an der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers
DE1087704B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit wenigstens einem p-n-UEbergang
DE1489240B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DE1044279B (de) Verfahren zur Herstellung von Kontakten an Halbleiterkoerpern fuer Halbleiteranordnungen
DE1913718A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE1296266B (de) Verfahren zum elektrischen isolieren von einkristallinen bereichen in einer integrierten halbleiterschaltung
DE1944131A1 (de) Verfahren zum Herabsetzen der Stapelfehlerdichte in epitaktischen Schichten von Halbleiterbauelementen
DE974364C (de) Verfahren zur Herstellung von P-N-Schichten in Halbleiterkoerpern durch Eintauchen in eine Schmelze
DE2227883C2 (de) Flüssigphasenepitaxieverfahren
DE2316520C3 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleiterplättchen durch Diffusion aus einer auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schicht
DE1922892A1 (de) Verfahren zum Zuechten epitaktischer Filme
DE2517252A1 (de) Halbleiterelement
DE2031831A1 (de) Halbleiterdiode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2602705A1 (de) Elektronenroehre mit einer photokathode, photokathode fuer eine solche roehre und verfahren zur herstellung einer derartigen roehre
DE1963131A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen
DE955624C (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinrichtungen
DE1564373C3 (de) Legierungsdiffusionsverfahren zur Herstellung einer Siliziumdiode
DE1909720A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit pn-UEbergang