DE1107343B

DE1107343B - Verfahren zum Herstellen von elektrischen Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1107343B
Application number: DEL20149A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Reiner Thedieck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-10-14
Filing date: 1954-10-14
Publication date: 1961-05-25

Description

Verfahren zum Herstellen von elektrischen Halbleiteranordnungen Es sind bereits mehrere Verfahren angegeben worden, nach denen Halbleiteranordnungen derart hergestellt werden, daß an einen homogenen Halbleiterkörper ein Legierungsmaterial angeschmolzen wird, das mindestens eine den Leitfähigkeitscharakter des Halbleiterkörpers ändernde Komponente enthält. Insbesondere ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers ein Material aufgebracht und geschmolzen wird, das aus einer Legierung oder Verbindung oder einem Gemisch mit jeweils mindestens 511/o von mindestens einer in dem verwendeten Halbleiterkörper störstellenbildenden, vorzugsweise metallischen Komponente besteht, die beim Erwärmen den Schmelzpunkt der sich bildenden Legierung zwischen Halbleiterkörper und aufgebrachtem Legierungsmaterial herabsetzt. Wird bei derartigen Verfahren die aufgebrachte Schicht sehr stark ausgebildet, so läuft das Material beim Schmelzen zu einer Kugel zusammen. Beim Anlösen der Halbleitersubstanz und beim Auskristallisieren während der Abkühlung bildet sich ein in der Tiefe ungleichmäßiger Bereich mit linsenförmigem Querschnitt, an dessen Grenze der p-n-übergang liegt. Dies erfordert eine Mindeststärke der Halbleiterschicht und führt zu hohem Materialaufwand. Außerdem führt dies zu ungleichmäßiger Belastung- der Sperrschicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Halbleiteranordnungen, bei denen an einen homogenen Halbleiterkörper ein Legierungsmaterial angeschmolzen wird, das mindestens eine den Leitfähigkeitscharakter ändernde Komponente und ein Halbleitermaterial enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten dadurch, daß die Substanz in einer mittleren Stärke zwischen 4 und 8 #t aufgebracht wird. Wird nun die Substanz erhitzt, so bildet sich eine etwa gleichmäßig dicke geschmolzene Schicht aus. Hierbei wird der Halbleiterkörper gleichmäßig angelöst, und die Rekristallisationsschicht liegt gleichmäßig tief im Halbleiterkörper. Die Oberfläche ist nahezu eben und daher zum Anlöten von Elektroden, Kühlflächen u. dgl. gut geeignet. Ferner ist die resultierende Schichtdicke zwischen der Elektrode bzw. der Kühlfläche und der Sperrschicht sehr dünn und gleichmäßig, was eine gute elektrische und Wärmeleitfähigkeit mit sich bringt. Dies ist außerdem für die Verwendung der Halbleiteranordnung als Photozelle vorteilhaft.
Das Aufbringen des Legierungsmaterials erfolgt zweckmäßig durch Aufdampfen, Tauchen, Aufstäuben, Aufspritzen oder Plattieren, aber auch das Aufbringen auf elektrolytischem oder galvanischem Wege hat sich bewährt.
Die Erhitzung kann, je nach den sonst vorgegebenen Bedingungen durch Wärmestrahlung, Hochfrequenz, Gasentladung oder mittels eines Elektronenstrahles erfolgen. Sie wird am besten im Vakuum oder unter einem Schutzgas vorgenommen. Dies kann aus einem Edelgas oder aus einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre bestehen. Besonders haben sich Stickstoff oder Wasserstoff. bewährt.
Das aufzubringende Material hat vorteilhaft im flüssigen Zustand nur eine beschränkte Mischbarkeit mit dem Material des Grundkörpers, wie dies z. B. für eine indiumhaltige Legierung auf Germanium zutrifft. Außerdem sollte das Material von dem Halbleiterkörper in festem Zustand nur gering gelöst werden.
Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn das auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Material mit diesem Mischkristalle oder eine intermetallische Verbindung bildet.
Allgemein ist es von Vorteil, das System nach der Durchführung des Verfahrens einer Nachbehandlung, beispielsweise in Form eines Temper- oder Abschreckprozesses zu unterwerfen.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt dann zu besonders guten Ergebnissen, wenn bei Halbleitergrundkörpern, die im kubischen System kristallisieren, wie z. B. bei Germanium oder Silizium, das Material auf eine (111)-Ebene aufgebracht wird. Dann wird die auf gleichmäßige Ausbildung der Schicht zielende Wirkung noch dadurch unterstützt, daß der Lösungsprozeß in dieser Ebene besonders gleichmäßig verläuft. Die Aufbringung des Materials kann so ausgeführt werden, daß die Schichten in ein oder mehreren Ebenen liegen. Ebenso können die Schichten so aufgebracht sein, daß sie geometrische Formen besitzen, die ihrem späteren Verwendungszweck entsprechen. Sie können für Transistoren z: B. die Form ineinandergreifender Kämme, Raster oder konzentrischer Ringe haben. Auch kann die Zusammensetzung der einzelnen Schichten verschieden sein. Die Schichten können gegebenenfalls auch auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Halbleitergrundkörpers aufgebracht werden.
Vorteilhaft werden die Komponenten einer Schicht gleichzeitig, vorzugsweise aus verschiedenen Quellen, auf die Fläche des Halbleitergrundkörpers aufgebracht. Ebenso kann das Aufbringen der Schicht oder Schichten und das Erhitzen in einem Arbeitsgang vorgenommen werden. Die Erhitzung erfolgt zweckmäßig bis zu solchen Temperaturen, bei denen der verwendete Halbleiterkörper plastisch verformbar ist. Dann kann dem Halbleitergrundkörper eine besonders wünschenswerte Form gegeben werden.
Besonders bewährt hat es sich, auf n-leitendes Germanium eine etwa 6 #L starke Schicht einer Gallium-Indium-Legierung aufzubringen und dieses System während einiger Sekunden auf 500° C zu erhitzen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbleiteranordnungen eignen sich besonders zur Verwendung als Gleichrichter, steuerbare Gleichrichter, insbesondere Transistoren, Photoelemente oder Photowiderstände.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Halbleiteranordnungen, bei denen an einen homogenen Halbleiterkörper ein Legierungsmaterial angeschmolzen wird, das mindestens eine den Leitfähigkeitscharakter ändernde Komponente und mindestens ein Halbleitermaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsmaterial in einer mittleren Stärke zwischen 4 und 8 [, aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung im Vakuum oder unter einem Schutzgas vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas aus einem Edelgas oder aus einer inerten Atmosphäre, z. B. Stickstoff, oder aus einer reduzierenden Atmosphäre, z. B. Wasserstoff, besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Halbleiterkörper ein Material aufgebracht wird, das im flüssigen Zustand eine beschränkte Mischbarkeit mit dem Material des Grundkörpers aufweist, wie z. B. eine indiumhaltige Legierung auf Germanium.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das System einer Nachbehandlung, beispielsweise einem Temper- oder Abschreckprozeß, unterworfen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten in ein oder mehreren Ebenen, beispielsweise in geometrisch unterschiedlichen Formen, wie in Form eines Kammes, eines Rasters oder in Form konzentrischer Ringe aufgebracht werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. B. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Schicht oder Schichten und das Erhitzen in einem Arbeitsgang vorgenommen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 623 488, 865160, 895199; österreichische Patentschrift Nr. 155 712; USA.-Patentschrift Nr. 2 644 852; französische Patentschrift Nr. 1038 658; »Proc. of the I. R. E.«, Bd. 41, 1953, S. 1728 bis 1734; »Das Elektron«, Bd. 5, 1951/52, S. 436; »RCA-Review«, Bd.15, 1954, S. 75 bis 85.