DE1099080B

DE1099080B - Verfahren zur Herstellung von Flaechentransistoren mit mehreren p-n-UEbergaengen

Info

Publication number: DE1099080B
Application number: DEG22757A
Authority: DE
Inventors: Israel Arnold Lesk
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1956-08-16
Filing date: 1957-08-16
Publication date: 1961-02-09
Also published as: US2977256A; GB828023A; FR1181195A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flächentransistoren mit mehreren p-n-Übergängen, insbesondere mit dünner Basisschicht nach dem Rückschmelzverfahren, bei dem ein mit Donatoren und Akzeptoren mit unterschiedlichen Abscheidungs- sowie Diffusionskoeffizienten und Konzentrationen dotierter Halbleitereinkristall teilweise geschmolzen und rekristallisiert wird.

Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen mit p-n-Übergängen sind in der bisherigen Technik sehr verschiedenartige Verfahren angewandt worden, einschließlich solcher, die als Rückschmelz- und Diffusionsverfahren bezeichnet werden. Der Rückschmelzprozeß besteht darin, daß ein Halbleiterkristall aus einer mit Donator- und Akzeptorverunreinigungen versehenen Schmelze gezüchtet und danach in Einzelstücke zerschnitten wird, deren eines Ende erneut angeschmolzen und sodann rekristallisiert wird. Wenn die überwiegend vorhandene Verunreinigung in dem Kristall einen wesentlich niedrigeren Abscheidungskoeffizienten als die andere Verunreinigung hat, kann erreicht werden, daß in dem rekristallisierten Teil des nochmals geschmolzenen Kristallstücks die andere Verunreinigung vorherrscht. Mit diesem Verfahren kann also ein Kristall, der ursprünglich einen einheitlichen Leitfähigkeitstyp besaß, teilweise in den anderen Leitfähigkeitstyp übergeführt werden, so daß sich ein p-n-Übergang bildet.

Ein Verfahren zum Eindifrundieren von Störstellen kann darin bestehen, daß ein Akzeptor auf der einen Seite und ein Donator auf der gegenüberliegenden Seite eines Kristallstücks von im wesentlichen reinem Halbleitermaterial angebracht und beide Verunreinigungen dann in das Innere der Probe eindiffundiert werden und hierdurch ein p-n-Übergang in dem Kristallstück erzeugt wird.

Bei einem anderen Diffusionsverfahren werden p- und η-Verunreinigungen gleichzeitig oder nacheinander von derselben Seite eines Halbleiterkörpers vom n- oder p-Typ in diesen hineindiffundiert. Der Leitfähigkeitstyp des Körpers und die Diffusionskonstanten und Oberflächenkonzentrationen der Verunreinigungen werden so gewählt und die Diffusionszeit und die Temperatur so eingestellt, daß ein Teil des Körpers von seinem anfänglichen Leitfähigkeitstyp in den entgegengesetzten Typ verwandelt und ein Teil dieses umgewandelten Bereichs wieder in den ursprünglichen Typ zurückverwandelt wird. Auf diese Weise wird eine Anordnung erzeugt, bei der Bereiche eines Leitfähigkeitstyps durch eine dünne Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps getrennt sind. Die Bereiche des einen Leitfähigkeitstyps können den Emitter und Kollektor und der des entgegensetzten Leitfähigkeitstyps kann die Basis eines Transistors bilden.

Verfahren zur Herstellung

von Flächentransistoren mit mehreren

p-n-übergängen

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. August 1956

Israel Arnold Lesk, Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Der Diffusionsprozeß ermöglicht sehr gut die Ausbildung von dünnen Basisbereichen. Andererseits haften dem Diffusionsprozeß Schwierigkeiten der Reproduzierbarkeit an, die dadurch verursacht werden, daß die Verunreinigungen der Oberfläche der Halbleiter in einem bestimmten Verhältnis und in einer bestimmten Konzentration zugeführt werden und daß diese Bedingungen im Verlaufe des sich bei hoher Temperatur abspielenden Diffusionsvorgangs aufrechterhalten werden müssen, während dessen Verdampfungen, Oxydation und andere derartige Effekte eine Rolle spielen. Das Rückschmelzungsverfahren bietet den Vorteil der Einfachheit und Freiheit von Oberflächeneffekten. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, ein sehr dünnes Basisgebiet in reproduzierbarer Weise herzustellen.

Es ist nun Ziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen anzugeben, bei dem die Vorteile der früheren Verfahren erhalten, aber ihre Nachteile weitgehend vermieden sind.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung können bei bester Einstellbarkeit und Reproduzierbarkeit Flächentransistoren mit mehreren p-n-Übergängen mit praktisch jeder gewünschten Kombination der elektrischen Eigenschaften in verschiedenen Abschnitten ihres Körpers sowie Transistoren mit dünnen Basisberei-

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chen hergestellt werden. Ebenso ist die Leitfähigkeit in allen Bereichen einstellbar.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Flächentransistoren mit mehreren p-n-Übergängen, insbesondere mit dünner Basisschicht nach dem Rückschmelzverfahren, bei dem ein mit Donatoren und Akzeptoren mit unterschiedlichen Abscheidungskoeffizenten sowie Diffusionskoeffizienten und Konzentrationen dotierter Halbleitereinkristall teilweise geschmolzen und rekristallisiert wird, wird gemäß der Erfindung als zweiter Aktivator ein solcher vom entgegengesetzten Leitungstyp mit gegenüber dem des ersten größerem Diffusionskoeffizienten in geringerer Konzentration verwendet, so daß der Leitungstyp des Halbleiterkörpers vor dem Rückschmelzen durch den ersten Aktivator bestimmt wird; die Konzentration des zweiten Aktivators wird außerdem so gewählt, daß nach dem Schmelzen eines Teils des Halbleiter einkristalle und anschließender Rekristallisation eine Zone gleichen Leitungstyps entsteht, in der die Konzentration beider Aktivatoren nahe an der Grenzfläche stark vermindert ist. Schließlich wird der ganze Halbleiterkörper so lange erhitzt, bis der zweite Aktivator mit der höheren Diffusionsgeschwindigkeit vom nichtrekristallisierten Halbleiterkörper aus in die Grenzfläche eindiffundiert ist und dort eine Zone entgegengesetzten Leitungstyps bildet.

Ein Halbleiterkörper wird also mit einer Imprägnierung von Akzeptor- und Donatorverunreinigungen, also von Aktivatoren hergestellt, wobei die eine oder die andere Verunreinigung vorherrscht. Ein Teil des Körpers wird eingeschmolzen und langsam rekristallisiert. Die Aktivatoren werden hinsichtlich ihrer Abscheidungskoeffizienten und^; die abgeschiedenen Mengen so gewählt, daß nach dem Rückschmelzvorgang der Leitfähigkeitstyp des rekristallisierten Teiles der gleiche wie der des nicht eingeschmolzenen Teiles des Körpers bleibt. Außerdem ist unter den obigen Bedingungen die Konzentration der beiden Aktivatoren an der Grenzfläche zwischen dem nicht eingeschmolzenen und dem rekristallisierten Teil des Körpers wesentlich kleiner als in dem nicht eingeschmolzenen Teil des Körpers und wächst mit zunehmendem Abstand von der Grenzfläche auf Grund der Abscheidung während des Abkühlungsvorgangs. Außerdem muß die nicht vorherrschende Verunreinigung schneller als die vorherrschende Verunreinigung diffundieren. Der Körper wird dann so lange erhitzt, daß eine Diffusion der Verunreinigungen aus dem Gebiet hoher Konzentration an der Grenzfläche in das Gebiet niedriger Konzentration stattfindet. Diese Diffusion der Verunreinigungen verursacht eine Umwandlung der rekristallisierten Zone in der Nähe der Grenzfläche in den Leitfähigkeitstyp, der ursprünglich nicht in dem Körper vorherrschte, sich aber jetzt auf Grund der höheren Diffusionsgeschwindigkeit und der damit wachsenden Konzentration des zweiten Aktivators in diesem Bereich durchsetzt. In den von der Grenzfläche weiter entfernt liegenden Teilen des rekristallisierten Gebietes bleibt der ursprüngliche Leitfähigkeitstyp bestehen, wobei durch Änderung der Diffusionszeit die Größe des umgewandelten Teils des rekristallisierten Bereiches beeinflußt werden kann. So wird die sich aus der Anwendung des Diffusionsverfahrens ergebende Kontrollmöglichkeit mit den Vorteilen des Rückschmelzverfahrens auf einfache Weise verbunden. Diese und andere Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher zu entnehmen. Von den Zeichnungen sind

Fig. 1(A), 1(B), l(C) und 1(D) Darstellungen der Herstellung eines Transistors in aufeinanderfolgenden Schritten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 2(A), 2(B) und 2(C) graphische Darstellungen des Verlaufs der Verunreinigungskonzentration in einem Stab oder Stück eines halbleitenden Materials als Funktion des Ortes längs des Stabes in verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Typs einer Halbleitervorrichtung gemäß Fig. 2(D);

Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 zeigen je eine andere Ausführungsform einer gemäß der Erfindung hergestellten Halbleiteranordnung und außerdem der Fig. 2 analoge Diagramme über die Konzentration der Verunreinigungen bei einzelnen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Halbleiteranordnungen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ein aus einem Einkristall bestehender Halbleiterkörper mit als Donator bzw. Akzeptor wirkenden Elementen in solchen relativen Mengen präpariert, daß eine Aktivatorart vorherrscht und der Körper einen einzigen Leitfähigkeitstyp besitzt. Die Aktivatorelemente sind hinsichtlich ihrer Abscheidungskoeffizienten und relativen Mengen so gewählt, daß das Schmelzen und Wiedererstarren eines Teiles des Körpers keine Änderung des Leitfähigkeitstyps des rekristallisierten Teils herbeiführt.

Der Abscheidungskoeffizient wird als das Verhältnis der in einem aus der Schmelze wachsenden Kristall enthaltenen Aktivatormenge zu der in der mit dem Kristall in Kontakt befindlichen Schmelze enthaltenen Aktivatormenge definiert. In Gleichungsform heißt dies:

k =

wobei

k = Abscheidungskoeffizient,

C_s = Aktivatorkonzentration im Festkörper (Ge

wicht der Verunreinigung pro Gewicht des Festkörpers),

C₁ = Aktivatorkonzentration in der Schmelze (Gewicht der Verunreinigung pro Gewicht der Schmelze).

In einem gewachsenen Kristall gelten für die Konzentration der Verunreinigungen folgende Beziehungen :

N_D = k_D C_DM, (2)

wobei

= Donatorkonzentration in dem Festkörper, = Abscheidungskoeffizient des Donators,
= Konzentration des Donators in der
Schmelze,

und

— k_AC_Aw,

wobei

Na = Akzeptorkonzentration in dem Festkörper, kA = Abscheidungskoeffizient des Akzeptors,
Cam = Konzentration des Akzeptors in der Schmelze.

Die Aktivatorkonzentration im Festkörper (Λ^Γ) wie in der Schmelze (c) ändert sich beim Wachsen des Kristalls. In einem wieder eingeschmolzenen Kristall sind die Verunreinigungskonzentrationen des Donators und des Akzeptors durch die Gleichungen (2) und (3) gegeben. Wenn jedoch der eingeschmolzene Teil re-

kristallisiert wird, so ergeben sich in dem rekristallisierten Bereich anfänglich folgende Konzentrationen:

= kl C

_DM

Die Konzentration beider Verunreinigungen wird mit zunehmendem Abstand von der anfänglichen Schmelzgrenze größer, da der Kristall unter den Bedingungen wächst, daß anfangs eine kleinere Verunreinigungsmenge abgeschieden wird, während die Schmelze sich mehr und mehr anreichert. Um der Bedingung beim Verfahren nach der Erfindung zu genügen, daß der rekristallisierte Teil des Körpers seinen ursprünglichen Leitfähigkeitstyp beibehält, muß für das Vorherrschen des n-Leitfähigkeitstyps für die Einhaltung der folgenden Beziehung gesorgt werden:

M_D kl Com > M_A k_Ä C_A31, (6)

und bei vorherrschendem p-Leitfähigkeitstyp:

Ma k"_A Cam > M_D kl C_DM , (7)

wobei

Mο = Donatoratome pro Gramm,
Ma = Akzeptoratome pro Gramm.

Wenn der ursprüngliche Kristall vom η-Typ sein soll, so gilt:

> Cdm > Ma k_A Cam ,

und wenn er vom p-Typ sein soll

Mα k_A Cam > Md k_D C_Dll.

Durch die relativen Mengen der Aktivatoren in dem Originalkristall und ihre Abscheidungskoeffizienten ist daher festgelegt, welche Verunreinigungen benutzt werden müssen.

Nachdem ein Teil des Halbleiterkörpers geschmolzen ist, wird er abgekühlt und wieder zum Erstarren gebracht. Infolge des Unterschiedes der Abscheidungskoeffizienten des Donators und des Akzeptors und der relativen Mengen in der Schmelzregion, welche den Gleichungen (6) und (7) entsprechen, enthält der rekristallisierende Teil mehr von dem auch im nicht geschmolzenen Teil vorherrschenden Aktivatorelement. Daher hat der rekristallisierte Teil den gleichen Leitfähigkeitstyp wie der ursprüngliche Halbleiterkörper.

Das andere Aktivatorelement hat jedoch einen größeren Diffusionskoeffizienten als das vorherrsehende Element.

Der Körper aus Halbleitermaterial mit der Rekristallisationszone wird dann so weit erhitzt, daß eine Diffusion der Aktivatoren stattfinden kann. Da der nicht vorherrschende zweite Aktivator schneller als der vorherrschende diffundiert, wird durch dessen Diffusion eine Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleiterkörper an der Grenze der Rekristallisationszone erzeugt. Es entstehen daher zwei p-n-Übergänge zwischen den Zonen ursprünglichen Leitfähigkeitstyps einerseits und der umgewandelten Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps andererseits.

Die absoluten Mengen der zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung benötigten Verunreinigungen sind nicht kritisch. Dieses Verfahren ist von den kleinsten noch eben meßbaren Mengen bis zu den maximalen festen Lösungen der verschiedenen Elemente in Germanium und Silizium durchführbar. Die im einzelnen zu wählenden absoluten Mengen an 7<? Aktivatorverunreinigungen ergeben sich aus dem Zweck des Halbleiters und sind durch die gewünschten Leitfähigkeiten in den Halbleiteranordnungen bestimmt.

Aus praktischen Gründen werden die absoluten Konzentrationen der Akzeptor- und Donatorverunreinigungen so gewählt, daß sie den Forderungen der Gleichungen (6) und (7) entsprechen. Die Konzentrationen der in dem Ausgangskristall vor der Wiedereinschmelzung vorhandenen Verunreinigungen bestimmen den spezifischen Widerstand (R) in allen Bereichen des Kristalls. Folglich werden die absoluten Mengen der Verunreinigungen so gewählt, um die jeweils günstigsten spezifischen Widerstände herzustellen. Eine Konzentration von beispielsweise 10¹⁸ Atomen Verunreinigungen pro ecm Kristall, welche einen spezifischen Widerstand von 0,01 Ω · cm erzeugt, ist für das Emittergebiet eines Transistors geeignet. Es sei bemerkt, daß der Widerstand in einem vorgegebenen Bereich außerdem davon abhängt, ob n- oder p-Germanium bzw. -Silizium verwendet wird. Im Emitterbereich können die Konzentrationen der Verunreinigungen zwischen 10²¹und 10¹⁵ Atomen pro ecm liegen, etwa entsprechend einem Widerstand von 0,001 bis 5 Ω · cm, damit ein brauchbarer Transistor erhalten wird. Der spezifische Widerstand in anderen Bereichen des Transistors hängt von den Abscheidungs- und Diffusionskoeffizienten der Verunreinigungen ab. In den Basis- und Kollektorbereichen können die Konzentrationen zwischen 10¹⁸ und 10¹⁴ Atomen pro ecm liegen, entsprechend einem Widerstandsbereich zwischen 0,01 und ΙΟΟΩ-cm. Bei entsprechendem Gradienten der Verunreinigungskonzentration an dem Übergang Basiskollektor können sogar noch höhere Konzentrationen verwendet werden. In der im folgenden zu besprechenden Fig. l(A) enthält ein Stab 10 aus halbleitendem Material, etwa Silizium oder Germanium, ein Verunreinigungsmaterial mit einem Akzeptor und Donator mit im wesentlichen gleichförmiger Verteilung. Im vorliegenden Fall soll der Donator, welcher in dem Halbleiter einen Überschuß an freien Elektronen erzeugt, vorherrschen, so daß der gesamte Stab η-leitend ist. Der Akzeptor, der in dem Halbleiter positive Defektelektronen (Löcher) erzeugt, würde dem Stab 10 normalerweise p-Leitfähigkeit geben, dies nur dann nicht, wenn mehr Donatoren als Akzeptoren vorhanden sind. Ein solcher Stab kann auf bekannte Weise aus einem Einkristall herausgeschnitten werden.

Wie in Fig. l(A) gezeigt, wird das obere Ende des Stabes 10 z. B. mit einer Gebläseflamme 11 bis zum Schmelzen erhitzt. Vorzugsweise wird der Prozeß in der Atmosphäre eines inerten Gases, in einer reduzierenden Atmosphäre oder im Vakuum vorgenommen, um Oxydation zu vermeiden, wobei verschiedene andere Mittel zum Anschmelzen des Stabendes verwendet werden können. Nach dem Anschmelzen hat sich am Ende des Stabes 10 ein Teil 13 gebildet [Fig. 1 (A) ], welcher an dem ungeschmolzenen Teil 12 der Grenzfläche 14 anhaftet. Da der Wärmeverlust des geschmolzenen Teils 13 an den festen Teil 12 wesentlich größer ist als der Verlust an die umgebende Atmosphäre, so sind keine besonderen Mittel zur Aufrechterhaltung eines Temperaturgefälles für eine gerichtete Abkühlung erforderlich. Der Teil 12 bleibt durch den Erhitzungsprozeß praktisch unbeeinflußt und behält seine η-Leitfähigkeit. Dort findet während der Wiedererstarrung nur eine ganz geringe Diffusion statt. Diese kann berücksichtigt werden und einen Teil der Gesamtdiffusionbilden, die für das Verfahren

nach der Erfindung notwendig ist, oder kann für die Gesamtdiffusion auch hinreichend sein, wenn extrem dünne Basisschichten gewünscht werden. Der vorher geschmolzene und jetzt wieder kristallisierte Teil 13 ist ebenfalls η-leitend, weil die Donatoren und Akzeptoren in bezug auf ihre Konzentrationen und Abscheidungskoeffizienten in der angegebenen Weise ausgewählt waren. Nahe der Grenzfläche 14 wird mehr Donator- als Akzeptorverunreinigung assimiliert. Im allgemeinen werden die Konzentrationen der Verunreinigungen in zunehmendem Maße größer, je weiter die Kristallisation des geschmolzenen Teils 13 von der Grenzfläche in Richtung auf das äußere Ende des Teils

13 fortschreitet. In diesem abschätzbar entfernten Bereich von der Grenzfläche kann sogar ein p-n-Übergang auf Grund einer Umkehrung der Verunreinigungskonzentrationen entstehen, wobei der Akzeptor überwiegt. In vielen Fällen ist eine solche Übergangsstelle nicht erwünscht, da oft so große Verunreinigungskonzentrationen vorliegen, daß der Halbleiter Metallcharakter annimmt. Auf jeden Fall bereitet diese Übergangsstelle keine ernsten Schwierigkeiten, da sie abgeschnitten oder ohmsche Kontakte quer hindurch angelötet werden können.

Die Abscheidungskoeffizienten der verschiedenen Aktivatoren sind im allgemeinen klein. Die Mengen an Donatoren- und Akzeptoren in dem rekristallisierten Teil 13 unterscheiden sich um einen Faktor k von denjenigen in dem ungeschmolzenen Teil 12 und sind daher viel kleiner als die Konzentrationen in dem ungeschmolzenen Teil 12. Die Leitfähigkeit des Halbleiters hängt jedoch nicht nur von den Verunreinigungsmengen, sondern auch von dem Überschuß des einen Aktivatortyps über den anderen ab. Daher bleibt der Halbleiterstab 10 η-leitend, wobei jedoch in dem rekristallisierten Bereich 13 nahe der Grenzfläche

14 eine geringere Dichte der n-Aktivatoren besteht als in dem Stab 12.

Der Stab 10 wird dann von neuem erhitzt, jedoch nur unterhalb seines Schmelzpunktes, und dadurch eine Anordnung gemäß Fig. 1 (C) erzeugt. Da der Donator und der Akzeptor in diesem Beispiel so gewählt sind, daß der Akzeptor schneller als der Donator diffundiert, so diffundiert die Akzeptorverunreinigung aus dem Gebiet 12 in das Gebiet 13 schneller, als dies »45 die Donatorverunreinigung vermag. Das Ausmaß der Diffusion wird durch deren Dauer und die Temperatur kontrolliert. In diesem Fall erfolgt die Wärmeeinwirkung so lange, bis durch die Diffusion des Akzeptors dieser in einem sehr nahe an der Grenzfläche 14 liegen- 5" den Gebiet überwiegt und dort eine p-leitende Zone entsteht. Daher werden zwei n-Gebiete 12 und 13 durch ein p-Gebiet 15 getrennt. Wie aus Fig. 1 (D) zu ersehen ist, werden an den Gebieten 12 und 13 die Elektroden 17 und 18 in ohmschem Kontakt durch Löten befestigt. An dem p-Gebiet 15 wird eine Elektrode 16 mit ohmschem Kontakt angebracht, welche die Basiselektrode des n-p-n-Transistofs bildet.

Der n-p-n-Transistor der Fig. 1 kann z. B. aus dem Ausgangsmaterial Silizium unter Verwendung des Akzeptormaterials Gallium und des Donatormaterials Antimon hergestellt worden sein. Die Fig. 2(A), 2(B) und 2(C) zeigen in einer Folge von Diagrammen die Verunreinigungskonzentration dieser Aktivatoren als Funktion des Abstandes von einem Ende längs eines Siliziumstabes bei den verschiedenen in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Verfahrensschritten. In Fig. 2(A) werden die relativen Konzentrationen von Antimon und Gallium vor der Ausführung der Rück- 7» Schmelzung gezeigt. Der Donator bzw. das Antimon überwiegt, wodurch der Stab 10 η-leitend ist. Ein Ende des Stabes 10 wird wieder eingeschmolzen und sodann langsam rekristallisiert, wobei die in Fig. 2(B) gezeigte Verteilung der Verunreinigungen erzeugt wird. Das Antimon überwiegt auf der ganzen Länge des Stabes. Der steile Abfall der Kurven der Fig. 2(B) an dem mit X₁ bezeichneten Punkt entspricht der Liquidus-Solidus-Grenze des Stabes oder demjenigen Punkt, bis zu welchem der Stab 10 wieder eingeschmolzen wurde. Da die Menge des in den wachsenden Kristall aufgenommenen Antimons größer ist als diejenige des Galliums, so behält der Stab die n-Leitfähigkeit. In Fig. 2(C) ist dann die Verteilung der Verunreinigungen nach der Diffusion dargestellt.

Während der Diffusionsperiode diffundieren sowohl das Gallium als auch das Antimon. Das besagt, daß sich eine Anzahl Gallium- und Antimonatome von dem Gebiet höherer Konzentration links der Grenze X_x in das Gebiet rechts der Grenze JtT₁ bewegen. Da der Diffusionskoeffizient des Galliums in Silizium größer als derjenige des Antimons ist, so wandert mehr Gallium als Antimon aus dem Gebiet hoher Konzentration in dasjenige niedriger Konzentration. Hieraus folgt ein Überwiegen des Galliums bzw. der Akzeptorverunreinigung in dem mit X₁-X^ annähernd eingegrenzten Bereich nahe der Grenzfläche. Auf diese Weise werden zwei durch einen p-Bereich nahe der Grenzfläche getrennte η-Bereiche erhalten. Bei dem so entstandenen n-p-n-Transistor der Fig. 2(D) bildet der nicht eingeschmolzene Bereich den Emitter, der nicht umgewandelte rekristallisierte Bereich den Kollektor und der dazwischenliegende Bereich entgegengesetzter Leitfähigkeit die Basis. Die dünne Basisschicht kann sowohl durch die Dauer und die Temperatur der Diffusionsperiode als auch durch die Mengen und Arten der Verunreinigungen beeinflußt werden.

Als ein typisches Beispiel kann ein Transistor vom n-p-n-Typ entsprechend den Fig. 2(A), 2(B), 2(C) und 2(D) dadurch hergestellt werden, daß man eine Schmelze von 30 g Silizium mit einer Verunreinigungskonzentration von höchstens 10¹⁵ Atomen pro ecm und mit 150 Milligramm Antimon und 74 Milligramm Gallium ansetzt. Durch das bekannte Verfahren des Herausziehens eines Kristallkeims aus der Schmelze nach Czochralski wird ein Einkristallbarren erzeugt. Die Kristallisationsgeschwindigkeit beträgt 2,5 cm pro Stunde, wobei der Kristall mit 60 Umdr./ Min. gedreht wird, um ein gutes Verrühren der Verunreinigungen sicherzustellen. Die Konzentrationen von Antimon und Gallium in dem gewachsenen Kristall wurden zu 2 ' 10¹⁸ bzw. 4 · 10¹⁷ Atomen pro ecm (entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,05 Ω · cm) bestimmt. Diese Werte gelten für Bereiche in dem zuerst gewachsenen Teil des Kristalls. Beide Konzentrationen nehmen gegen das Ende des Kristalls zu, jedoch bleibt das Verhältnis der beiden annähernd das gleiche. Der Kristall wird in Stäbchen von 6,25 mm Länge und 0,75 · 0,75 mm² Querschnitt zerteilt. Ein Ende des Stäbchens wird in einer Wasserstoffatmosphäre in die Nähe eines heißen Wolframdrahtes gebracht und geschmolzen. Die Heizung wird langsam vermindert, um den Stab langsam abzukühlen, wobei die Wiedererstarrung in etwa 10 Sekunden erfolgen soll. Dann wird der Stab sauber geätzt, z. B. mit einer Mischung von Flußsäur« und Salpetersäure (HF:HNO₃Ai 1:4), und hiernach etwa 2 Stunden lang auf 1200° C erhitzt. In manchen Fällen erwies es sich notwendig, nach dem Diffundieren sehr langsam (stundenlang) abzukühlen, um eine gute Lebens-

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dauer der Minoritätsträger im Silizium der p-Basis und der angrenzenden Bereiche der η-Gebiete zu erzielen. Auf diese Weise wurden n-p-n-Transistoren mit einer Basisbreite von 2,5 μ erhalten.

Die endgültige Verunreinigungskonzentration im Kollektor- und Basisgebiet betrug annähernd 6 · 10^1G Atome pro ecm entsprechend spezifischen Widerständen von 0,4 und 0,2 Ω · cm. Der genaue Verlauf der Verunreinigungskonzentrationen konnte an Hand der bekannten Gleichungen leicht berechnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Transistoren kann auch mit anderen Aktivatorkombinationen durchgeführt werden, sofern zwei Bedingungen eingehalten werden. Die erste Bedingung erfordert, daß der anfängliche Leitfähigkeitstyp des Stabes nach dem Wiedereinschmelzen derselbe bleibt. Die zweite Bedingung besagt, daß der nicht überwiegende Aktivator einen größeren Diffusionskoeffizienten als der überwiegende Aktivator haben muß (welch letzterer den Grundtyp der Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers bestimmt), wobei der Zahlenwert des Koeffizienten bei der Diffusionstemperatur gerechnet wird. Einige andere Kombinationen von Donatoren und Akzeptoren zur Erzeugung von n-p-n-Transistoren in Silizium sind: Antimon-Indium, Antimon - Bor, Antimon - Aluminium, Gallium - Arsen, Phosphor-Aluminium, Phosphor-Gallium, Arsen-Bor, Arsen-Indium und Arsen-Aluminium.

Nach dieser Methode können auch p-n-p-Transistoren durch geeignete Auswahl des Halbleitermaterials und der Donatoren bzw. Akzeptoren unter Berücksichtigung der beiden oben gegebenen Regeln hergestellt werden.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Herstellung eines p-n-p-Transistors eine Schmelze aus einer Mischung von 100 g Germanium, 1,45 Milligramm Gallium und 34 Milligramm Antimon angesetzt. Der Kristall wird wie bei dem vorigen Beispiel mit einem Kristallkeim aus der Schmelze herausgezogen und wie zuvor in Stäbchen zerschnitten. Die verbleibende Akzeptorkonzentration in dem Kristall ist annähernd 7 · 10¹⁶ Atome pro ecm, entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,08 Ω · cm. Die Diffusion wird etwa 2 Stunden lang bei 800° C ausgeführt. Der sich ergebende p-n-p-Transistor hat eine Basis mit einer Breite von 5 μ. Die Akzeptorkonzentration im Kollektorbereich ist 7 · 10¹⁵ Atome pro ecm entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,5 Ω · cm, die Donatorkonzentration im Basisbereich ist 10¹⁶ Atome pro ecm entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,2Ω·αη. In manchen Fällen erwies es sich bei Verwendung von Germanium als notwendig, bei 500° C über Zeiträume von einigen Stunden bis zu einigen Tagen zu glühen, um Kupfer und andere unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen, die das Basisgebiet in den p-Typ umwandelten und damit im Ergebnis den Transistor kurzschlossen. Die Entfernung dieser Verunreinigungen wird jedoch nicht als ernste Schwierigkeit angesehen und kann leicht durch den Glühprozeß erreicht werden. Diese unerwünschten Verunreinigungen können dadurch am Eindringen in den Kristall gehindert werden, daß man den Stab zunächst mit einem die Verunreinigungen aufnehmenden Stoff, wie z. B. Gold, überzieht. Dieses muß dann nach dem Diffusionsvorgang weggeätzt werden.

Auch zur Herstellung von p-n-p-Anordnungen können zahlreiche andere Kombinationen von Verunreinigungen benutzt werden. Die Voraussetzung hierfür ist, daß der Akzeptor nach dem Rückschmelzprozeß der überwiegende bleibt und daß der Donator schneller als der Akzeptor diffundiert. Beispiele anderer zur Erzeugung von p-n-p-Anordnungen in Germanium geeigneter Kombinationen sind: Gallium-Arsen, Gallium-Phosphor, Indium-Arsen, Indium-Antimon und Indium-Phosphor.

Die Widerstandsverteilung in den Kollektorbereichen der erfindungsgemäß hergestellten Stäbe hängt von der Rekristallisationsgeschwindigkeit nach dem

ίο Rückschmelzvorgang ab. Wenn das Erstarren zunächst langsam und dann schnell vor sich geht, kann bei Beginn der Erstarrung zunächst ein Gebiet hohen Widerstandes ankristallisiert werden. Dieser Bereich hohen Widerstandes kann nahe bei einem Grundbereich liegen, in dem die Donatoren und Akzeptoren in etwa gleichen Mengen auftreten. Dagegen wird Material geringen spezifischen Widerstandes beim raschen Erstarren auf Grund eines schnellen Wachstums, des Umrührens und auf Grund eines Abschreckens abgesetzt. Fig. 3 zeigt in einer graphischen Darstellung, wie nach diesem Verfahren ein solcher Grundbereich in einem Transistor erzeugt wird. Wie in Fig. 3 (A) gezeigt wird, bestand der Siliziumstab anfänglich aus η-Material, da er in überwiegendem Maße den Donator Arsen neben dem Akzeptor Bor enthält. Die Mengen von Arsen und Bor sind so gewählt, daß sie während des langsamen Teils der Kristallisation in etwa gleichen Konzentrationen vorliegen. Daher wird durch langsames Erstarren der Probe in diesem Bereich nahe der Grenzfläche X₁ ein nahezu reiner Bereich mit Eigenleitfähigkeit erzeugt. Damit ist ein Stab des sogenannten n-i-n-Typs entstanden (wobei das Zeichen »i« in diesem Falle ein Gebiet hohen Widerstandes bezeichnet). Die Verteilung der Verunreinigungen zeigt Fig. 3 (B). Das i-Gebiet liegt in dem Stab zwischen den Punkten X₁ und x₂. Hiernach wird der Stab erhitzt, und da Bor in Silizium schneller als Arsen diffundiert, so wird an der Grenzschicht ein dünnes p-Gebiet erzeugt, so daß ein Stab vom n-p-i-n-Typ entsteht. Diese Verteilung wird in Fig. 3(C) gezeigt. Der p-Bereich erstreckt sich etwa von X₁ bis x_z und der i-Bereich von X₃ bis X₂. Man erkennt, daß der i-Bereich vom p- oder η-Typ sein kann, je nachdem ob ein schwaches Überwiegen der Akzeptor- oder der Donatoratome vorliegt. Ein i-Bereich ist günstig, da er die Kollektorspannung und die obere Frequenzgrenze erhöht. Der so erhaltene Stab vom n-p-i-n-Typ wird in Fig. 3 (D) gezeigt. Der ungeschmolzene n-Bereich kann der Emitter, der geschmolzene und rekristallisierte η-Bereich der Kollektor und der p-Bereich die Basis eines Transistors sein.

Zur Herstellung einer Anwendung entsprechend der Fig. 3 wird z. B. eine Schmelze aus 30 g Silizium, 0,15 Milligramm Arsen und 3 · 10~³ Milligramm Bor angesetzt. Die Herstellung des Kristalles, die Wiedereinschmelzung, die Rekristallisation und die Diffusion werden wie zuvor bei der n-p-n-Anordnung der Fig. 2 ausgeführt.

Bei der Rekristallisation wird der Stab hinreichend langsam kristallisiert, damit die i-Schicht mit hohem Widerstand entsteht; danach erfolgt die Kristallisation rascher, so daß der Bereich mit n-Leitfähigkeit erzeugt wird. Der sich ergebende n-p-i-n-Transistor, der in Fig. 3 (D) gezeigt wird, weist im Emitter- und Kollektorbereich spezifische Widerstände von etwa 0,4Ω·αη auf, in dem i-Bereich ΙΟΟΩ-cm und im Basisbereich 3 Ω · cm.

Verschiedene Kombinationen von Verunreinigungen können verwendet werden, um einen Transistor mit einem i-Bereich gemäß dieser Ausführungsform zu er-

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halten. Beispielsweise können zur Erzielung eines n-p-i-n-S tabes in Silizium die Aktivatoren Antimon-Bor und Phosphor-Bor verwendet werden.

Bis hierher wurde das Verfahren nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Hinzufügung von zwei Aktivatoren zu dem Halbleitermaterial beschrieben. Es können auch eine größere Anzahl von Aktivatoren zur Erzielung anderer vorteilhafter Ergebnisse angewendet werden. Fig. 4 zeigt eine Verteilung von Verunreinigungen in einem Halbleiter mit drei Aktivatoren. Indium und Gallium werden als Akzeptoren und Antimon als Donator in Germanium benutzt. Fig. 4(A) zeigt die relativen Mengen von Indium, Gallium und Antimon in dem Kristall vor der Rückschmelzung. Da Indium in dem ganzen Stab überwiegt, ist dieser p-leitend. Nach der Rückschmelzung, jedoch vor der Diffusion überwiegt Gallium in dem rekristallisierten Bereich auf Grund der Tatsache, daß es einen höheren Abscheidungskoeffizienten in Germanium als Indium hat. Da Gallium jedoch eine Akzeptorverunreinigung ist, so behält der Stab noch überall den p-Typ bei, wobei Indium in dem einen Bereich und Gallium in dem wiedererstarrten Bereich überwiegt. Diese Verteilung der Verunreinigungen wird in Fig. 4(B) gezeigt. Der Stab wird dann erhitzt, um die Diffusion der Verunreinigungen durchzuführen, welche die Verteilung der Verunreinigungen gemäß Fig. 4(C) erzeugt. Da Antimon in Germanium schneller als Gallium oder Indium diffundiert, bildet es in der Nähe der Grenzfläche einen n-leitenden Basisbereich mit der Ausdehnung X₁-Je₂. Es wird daher ein p-n-p-Transistor gemäß Fig. 4(D) erzeugt. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform beruht auf der Tatsache, daß der Widerstand im Emitterbereich durch den überwiegenden Aktivator, in diesem Fall Indium, geregelt oder bestimmt wird. Andererseits ist der Widerstand im Kollektorbereich durch Gallium bestimmt. Daher können die Leitfähigkeiten im Emitter- und Kollektorbereich unabhängig voneinander durch zwei verschiedene Aktivatoren eingestellt werden.

Ein Beispiel zur Herstellung einer Anordnung gemäß Fig. 4 in Form eines p-n-p-Transistors besteht in der Präparation einer Schmelze, bestehend aus 100 g Germanium, 712 Milligramm Indium, 0,87 Milligramm Gallium und SO Milligramm Antimon. In der zuvor beschriebenen Weise wird ein Kristallbarren hergestellt Hiervon werden Stäbchen geschnitten und unter Verwendung eines Wolframheizdrahtes in einer Wasserstoffatmosphäre wieder eingeschmolzen. Die Probe wird dann etwa 2 Stunden lang auf 800° C erhitzt, damit die Verunreinigungen diffundieren können. Die sich ergebende p-n-p-Vorrichtung hat eine Basisbreite von etwa 2,5 μ. Die Akzeptorkonzentration im Emitterbereich beträgt 2 · 10¹⁷ Atome pro ecm entsprechend einem spezifischen Widersland von 0,05 Ω · cm. Die Donatorkonzentration im Basisbereich beträgt etwa IQ¹⁶ Atome pro ecm bei einem spezifischen Widerstand von 0,2 Ω · cm, und die Akzeptorkonzentration im Koilektorbereich 4 · 10¹⁵ Atome pro ecm bei einem Widerstand von 1Ω · cm.

Andere Verunreinigungskombinationen können auch zur Herstellung von p-n-p-Transistoren in Germanium gemäß der letzten Variante verwendet werden. Zwei Bedingungen müssen eingehalten werden, von denen die erste besagt, daß der eine Akzeptor vor und der andere nach dem Rüekschmelzen vorherrschen soll, so daß der Stab nach dem Rüekschmelzen p-leitend ist. Die andere Bedingung ist, daß der Donatoraktivator schneller als jeder der beiden Akzeptoraktivatoren diffundieren muß. Beispiele solcher zur Bildung derartiger Anordnungen in Germanium geeigneter Kombinationen sind Indium—Gallium—Arsen und Indium— Gallium—Phosphor. N-p-n-Anordnungen können ebenfalls nach dieser Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt werden, d. h., die folgenden Verunreinigungen können zur Erzeugung von n-p-n-Anordnungen in Silizium benutzt werden: Antimon—Gallium—Arsen, Phosphor—-Antimon—Gallium, Arsen— Antimon—Aluminium und Phosphor—Antimon—AIuminium.

Drei Verunreinigungen können auch zur Herstellung von n-p-i-n-Anordnungen verwendet werden. Fig. 5(A) zeigt einen Stab aus Silizium, der auf Grund des Überwiegens des Donators Antimon n-Leitfähigkeit zeigt. Der Stab enthält außerdem die Akzeptoren Gallium und Bor. Das Bor wird dazu benutzt, um durch Kompensation des Antimons nach dem Rüekschmelzen die i-Schicht zu erzeugen. Dies wird durch Betrachtung der Verteilungskurven der

ao Fig. 5(B) deutlich. Bor hat in Silizium einen etwas unter eins liegenden Abscheidungskoeffizienten. Daher scheidet es sich nahezu unabhängig vom Abstand in dem wachsenden Barren nahe der Grenzfläche X₁ ab und kompensiert dort das in dem Bereich -X₁-X₂ erscheinende Antimon. Hinter dem ausgebildeten schmalen i-Bereich überwiegt das Antimon wieder in starkem Maße, wenn die Wachstumsgeschwindigkeit plötzlich zwecks Erzeugung eines η-Bereiches erhöht wird. Auf diese Weise entsteht ein n-i-n-Stab. Beim Erhitzen des Stabes bildet das wesentlich rascher als Antimon diffundierende Gallium nahe der Grenzfläche^ die p-Zone von etwa der Ausdehnung X₁^ so daß eine n-p-i-n-Anordnung entsteht. Fig. 5(C zeigt die Verteilung der Verunreinigungen nach der Diffusion und Fig. 5 (D) die durch eine solche Verteilung entstandene Anordnung. Die Herstellung einer Anordnung gemäß der Fig. 5 kann z. B. folgendermaßen erfolgen: Man stellt aus 30 g Silizium, 15 Milligramm Antimon, 7,4 Milligramm Gallium und 1,8 · ΙΟ-³ Milligramm Bor eine Schmelze her.

Hieraus wird nach dem gleichen Verfahren wie bisher eine Halbleiteranordnung hergestellt. Das Rüekschmelzen, die Rekristallisation und die Diffusion werden in gleicher Weise wie bei den anderen für SiIizium angegebenen Beispielen durchgeführt. Die sich ergebende n-p-i-n-Anordnung gemäß Fig. 5 (D) besitzt im Emitter- und Kollektorbereich spezifische Widerstände von etwa 0,1 Ώ· cm, im i-Bereich etwa 30 Ω · cm und im Basisbereich etwa 2 Ω · cm.

Die Fig. 6(A), 6(B) und 6(C) zeigen ein Verfahren zur Herstellung der in Fig. 6(D) veranschaulichten Transistoranordnung unter Verwendung der drei Verunreinigungen Antimon, Gallium und Gold. Gold wurde ausgewählt, weil es in Silizium viel schneller als andere Verunreinigungen diffundiert. Wie in Fig. 6(A) gezeigt, enthält der Stab Antimon, Gallium und Gold. Da hier Antimon überwiegt, ist der ganze Stab η-leitend und gemäß Fig. 6(B) auch noch nach dem Rüekschmelzen. Beim Erhitzen tritt eine Neuverteilung der Verunreinigungen entsprechend den Kurven von Fig. 6(C) ein. Das in größerer Menge als Gold vorhandene Gallium diffundiert nahe der Grenzfläche X₁ in solcher Weise, daß ein p-Bereich von etwa der Ausdehnung X₁-X₂ gebildet wird. Der angrenzende Bereich X₂-X₃ enthält überwiegend Gold, das auf Grund seiner raschen Diffusion die Menge des hier erscheinenden Antimons übertrifft und einen Grundoder i-Bereich erzeugt. In dem nächsten Bereich überwiegt wiederum Antimon, so daß der in Fig. 6 (D) gezeigte ji-p-i-n-Transistor entsteht

KJOKJ

Die Herstellung einer Anordnung gemäß Fig. 6 kann folgendermaßen vor sich gehen: Es wird aus 30 g Silizium, 15 Milligramm Antimon, 7,4 Milligramm Gallium und 1,35 g Gold eine Schmelze hergestellt. Alle weiteren Verfahrensschritte werden wie bei den anderen Beispielen mit Silizium durchgeführt. Die n-p-i-n-Anordnung gemäß Fig. 6(D) besitzt in den Kollektor- und Emitterbereichen spezifische Widerstände von etwa 0,1 Ω · cm, in dem i-Bereich einen solchen von etwa 50Ω·αη oder mehr und in dem Basisbereich einen solchen von 2 Ω · cm.

Eine Abwandlung des Verfahrens der Kombination des Rückschmelz- und Diffusionsvorganges besteht in dem Imprägnieren eines Kristalls mit nur einer Verunreinigung, so daß das Stück entweder n- oder p-leitend ist. Ein Teil des Kristalls wird dann wieder eingeschmolzen und rekristallisiert. Die Konzentration hat dann einen Verlauf entsprechend Fig. 7(A). Eine schnell diffundierende Verunreinigung entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps wird dann durch die ganze Probe diffundiert, die Konzentration jedoch so eingestellt, daß die Verunreinigung nur in dem Bereich niedriger Konzentration, d. h. im Basisbereich, überwiegt. Die Fig. 7(A) und 7(B) zeigen den Verlauf der Verunreinigungskonzentration längs des Kristall-Stücks entsprechend dieser Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung. In Fig. 7(A) überwiegt vor der Diffusion auf der ganzen Länge des Stabes ein Donator. Infolge des Rückschmelzens und Wiedererstarrens ist die Konzentration nahe der Grenzfläche X₁ nicht so groß. Nun wird ein Akzeptor längs des ganzen Halbleiterstücks aufgetragen und durch Erwärmen in dieses hinein diffundiert. Die sich ergebende Verunreinigungsverteilung wird in Fig. 7(B) gezeigt. Die Konzentration wird so geregelt, daß nur in dem Basisbereich X₁-X₂ der Akzeptor überwiegt, so daß ein Transistor vom n-p-n-Typ gemäß Fig. 7(C) entsteht. Während der Diffusion der zweiten Verunreinigung findet auch eine geringfügige Diffusion der ersten Verunreinigung statt, wodurch der Konzentrationsgradient der p-n-Übergänge etwas beeinflußt werden kann. Zur Herstellung einer Anordnung gemäß Fig. 7 kann z. B. eine Schmelze aus 100 g Germanium und 500 Milligramm Antimon hergestellt werden. Die Kristallherstellung, Wiedereinschmelzung und Rekristallisation erfolgt wie zuvor bei den übrigen beschriebenen Beispielen. Die Diffusion erfolgt dann durch Überziehen des Germaniumstücks mit einer dünnen Schicht Kupfer und 2stündigem Erhitzen des Stabes auf 800° C. Man erhält eine Anordnung gemäß Fig. 7(C), deren spezifischer Widerstand im Emitter- und Kollektorbereich etwa 0,01 Ω · cm und im Basisbereich etwa 0,4 Ω · cm beträgt.

Der Stab in Fig. 7 kann auch mit einem Akzeptor imprägniert sein, wobei dann nach dem Rückschmelz-Vorgang ein Donator zur Erzeugung eines p-n-p-Transistors in den Stab diffundiert wird. Bei Verwendung von Germanium können z. B. Antimon—Kupfer und Arsen—Gallium zur Herstellung des n-p-n-Transistors und Aluminium—Arsen bei Verwendung von Silizium zur Herstellung des p-n-p-Transistors verwendet werden.

An Stelle des beschriebenen Ziehverfahrens können für die Herstellung der Anfangskonzentrationen der Verunreinigungen auch andere Verfahren, z. B. Diffusionsverfahren, benutzt werden.

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von Flächentransistoren mit mehreren p-n-Übergängen, insbesondere mit dünner Basisschicht nach dem Rückschmelzverfahren, bei dem ein mit Donatoren und Akzeptoren mit unterschiedlichen Abscheidungssowie Diffusionskoeffizienten und Konzentrationen dotierter Halbleitereinkristall teilweise geschmolzen und rekristallisiert wird, dadurch gekenn zeichnet, daß als zweiter Aktivator ein solcher vom entgegengesetzten Leitungstyp mit gegenüber dem des ersten größerem DifEusionskoeffizienten in geringer Konzentration verwendet wird, so daß der Leitungstyp des Halbleiterkörpers vor dem Rückschmelzen durch den ersten Aktivator bestimmt wird, und die Konzentration des zweiten Aktivators außerdem so gewählt wird, daß nach dem Schmelzen eines Teils des Halbleitereinkristalls und anschließender Rekristallisation eine Zone gleichen Leitungstyps entsteht, in der die Konzentration beider Aktivatoren nahe an der Grenzfläche stark vermindert ist, und dadurch, daß der ganze Halbleiterkörper nach dem Rückschmelzen so lange erhitzt wird, bis der zweite Aktivator mit der höheren Diffusionsgeschwindigkeit vom nichtrekristallisierten Halbleiterkörper aus in die Grenzfläche eindiffundiert ist und dort eine Zone entgegengesetzten Leitungstyps bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aktivatormaterial vom entgegengesetzten Leitungstyp durch Diffusion in einem Halbleitereinkristall von einem Leitungstyp eingebracht und gleichmäßig verteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper zunächst mit zwei Aktivatoren gleicher Wirksamkeit, aber mit verschiedenen Abscheidungskoeffizienten imprägniert wird, von denen der eine Aktivator anfänglich und der andere nach dem Einschmelzen in dem rekristallisierten Teil überwiegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wieder eingeschmolzene Teil zunächst langsam und dann rascher zur Erstarrung gebracht wird und die Konzentration der Aktivatoren so gewählt wird, daß der an die Grenzfläche anstoßende Bereich einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, und daß ferner die Diffusion des die entgegengesetzte Leitfähigkeit verursachenden Aktivators derart geführt wird, daß der Bereich entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps an der Grenzfläche und an der Zone höheren Widerstandes gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivatormaterial für die entgegengesetzte Leitfähigkeit aus einer Mischung einzelner Aktivatorstoffe mit verschiedenen Diffusionskoeffizienten besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 103 544;
»Journal Appl. Phys.«, 24 (1953), S. 1482 bis 1484; »Phys. Rev.«, Bd. 91 (1953), S. 492;
Hunter, »Handbook of Semiconduktor Electronics«, S. 7 bis 12, New York, 1956.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen