DE1112207B - Verfahren zur Herstellung eines dotierten Bereiches in einer Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines dotierten Bereiches in einer HalbleiteranordnungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
S61680Vmc/21g
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 3. AUGUST 1961
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 3. AUGUST 1961
Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichter, Transistoren, Photodioden u. dgl., bestehen meistens aus
einem einkristallinen Grundkörper aus Germanium, Silizium oder einer intermetallischen Verbindung von
Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems, auf den Elektroden aufgebracht sind.
Bei verschiedenen Herstellungsverfahren derartiger Halbleiteranordnungen wird in den Grundkörper
Elektrodenmaterial einlegiert, das ein Dotierungsmaterial enthält. Beispielsweise werden auf flache einkristalline
Grundkörper aus p-Silizium Folien aus einer Gold-Antimon-Legierung (0,5 bis 1% Antimon)
aufgelegt und durch Erwärmen einlegiert, wodurch z. B. die Emitterelektroden von npn-Transistoren hergestellt
werden. Auch die Herstellung eines pn-Überganges in η-leitendem Halbleitermaterial ist möglich,
wenn die Goldlegierung einen p-dotierenden Stoff, beispielsweise Indium oder Gallium, enthält.
Die auf solche Weise hergestellten pn-Übergänge zeigen trotz gleicher Dotierungskonzentration unterschiedliches
Verhalten; beispielsweise hat der Verstärkungsfaktor solcher Transistoren unterschiedliche
Werte. Eine Erklärung darüber ist darin zu suchen, daß die Gitterstruktur des rekristallisierten Halbleitermaterials
gegenüber der vorher vorhandenen verändert ist. Man muß annehmen, daß während des
Legierungsvorganges das aufgeschmolzene Halbleitermaterial beim Erkalten zwar wieder einkristallin
rekristallisiert, daß aber geometrische Störungen durch eingebaute Fremdatome auftreten. Das Gitter ist durch
den Einbau der meist einen größeren Atomradius besitzenden Dotierungsmaterialien aufgeweitet. Die Folge
ist die Bildung von Rekombinationszentren und damit eine unkontrollierte Veränderung der Halbleitereigenschaften.
Dies macht sich beispielsweise bei der Emitterelektrode besonders nachteilig bemerkbar, da
die eingebrachten Ladungsträger durch die zusätzlichen Rekombinationszentren eine wesentlich geringere
Lebensdauer als sonst haben. Durch das Verfahren nach der Erfindung soll dieser Nachteil vermieden
werden. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dotierten Bereiches in einer Halbleiteranordnung
mit einem Grundkörper aus einkristallinem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium,
in das Elektrodenmaterial einlegiert wird, das ein Dotierungsmaterial aus der III. oder V. Gruppe des
Periodischen Systems enthält, dessen Atomradius größer als der des Halbleitermaterials ist. Erfindungsgemäß
wird dem Elektrodenmaterial mindestens ein Stoff zugesetzt, dessen Atomradius kleiner als der des
Halbleitermaterials ist und der keine gegendotierende Wirkung zeigt. Das Dotierungsmaterial kann auch
Verfahren zur Herstellung
eines dotierten Bereiches
in einer Halbleiteranordnung
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dr.-Ing. Hubert Patalong, Pretzfeld,
und Dr. phil. nat. Norbert Schink, Erlangen,
sind als Erfinder genannt worden
einen hinsichtlich des Leitfähigkeitstyps neutralen Stoff enthalten, beispielsweise Gold. Als Zusatzstoff
mit geringerem Atomradius kommen insbesondere Sauerstoff und Schwefel in Frage.
Die vorwiegend verwendeten Halbleitermaterialien Germanium und Silizium haben einen Atomradius
von 1,22 bzw. 1,17 A. Die p-Leitung hervorrufenden Substanzen Indium (1,25), Gallium (1,50) und Aluminium
(1,25) sowie die η-Leitung hervorrufenden Substanzen Antimon (1,41) und Wismut (1,52) besitzen
zum Teil erheblich größere Atomradien. Auch die als bezüglich des Leitfähigkeitstyps neutrale Stoffe
verwendeten Substanzen wie Gold (1,34), Silber (1,34) und Blei (1,54) tragen zur Aufweitung des Atomgitters
und damit zur Bildung von Rekombinationszentren bei. Soweit die schädlichen Bestandteile aus
dem Elektrodenmaterial entfernt werden dürfen, wird man sie natürlich entfernen, beispielsweise Kalzium
(1,74). Teilweise ist dies aber nicht möglich, da die Stoffe wichtige Funktionen, z. B. als Dotierungsmaterial,
erfüllen. Durch die Hinzunahme von Stoffen mit kleinerem Atomradius kann eine Kompensation
der schädlichen Wirkungen herbeigeführt werden. Diese Stoffe dürfen natürlich keine gegendotierende
Wirkung aufweisen. Sauerstoff (0,66) und Schwefel (1,04) haben sich dafür in jeder Hinsicht als sehr geeignet
erwiesen.
Der Zusatz der genannten Stoffe zum Elektrodenmaterial kann auf verschiedene Weise erfolgen. Sauer-
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stoff kann beispielsweise in der Weise eingebracht werden, daß ein Teil des Elektrodenmaterials in einer
sauerstoffhaltigen Atmosphäre (Luft) erhitzt wird. Ferner kann z. B. nur ein Bestandteil eines aus einem
bezüglich des Leitungstyps neutralen Grundmaterial 5 und dotierenden Substanzen bestehenden Dotierungsmaterials in Luft geröstet und dann mit den übrigen
Bestandteilen zusammenlegiert werden.
Auf ähnliche Weise kann beim Zusatz von Schwefel verfahren werden. Ein Teil des Elektrodenmaterials
wird in pulverförmigem Zustand mit pulverförmigem Schwefel gemischt und anschließend erhitzt. Auch
hier kann nur ein Bestandteil des Elektrodenmaterials mit dem Schwefelzusatz versehen und anschließend
mit den anderen Bestandteilen zusammenlegiert werden.
Es ist auch möglich, dem Elektrodenmaterial sowohl Sauerstoff als auch Schwefel zuzusetzen. Zweckmäßig
wird dabei so verfahren, daß zunächst ein Teil des Elektrodenmaterials in Anwesenheit von Sauerstoff
erhitzt, ein weiterer Teil mit Schwefel erhitzt und danach der geröstete und der geschwefelte Teil
miteinander und eventuell mit einem dritten unbehandelten Teil des Elektrodenmaterials zusammenlegiert
werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines dotierten Bereiches in einer Halbleiteranordnung mit einem
Grundkörper aus einkristallinem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, in den Elektrodenmaterial
einlegiert wird, das ein Dotierungsmaterial aus der III. oder V. Gruppe des Periodischen
Systems enthält, dessen Atomradius größer als der des Halbleitermaterials ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Elektrodenmaterial mindestens ein Stoff zugesetzt wird, dessen Atomradius kleiner
als der des Halbleitermaterials ist und der keine gegendotierende Wirkung zeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial einen hinsichtlich
des Leitfähigkeitstyps neutralen Stoff enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial Gold enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrodenmaterial Sauerstoff
zugesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Elektrodenmaterials
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt wird.
O.Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des Elektrodenmaterials oxydiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Bestandteil des
Elektrodenmaterials in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt und dann mit den anderen
Bestandteilen zusammengeschmolzen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrodenmaterial
Schwefel zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Elektrodenmaterials
zusammen mit Schwefel erhitzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Elektrodenmaterials
in pulverförmigem Zustand mit pulverförmigem Schwefel gemischt und anschließend erhitzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bestandteil des Elektrodenmaterials
zusammen mit Schwefel erhitzt und anschließend mit den anderen Bestandteilen des
Elektrodenmaterials legiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrodenmaterial sowohl
Sauerstoff als auch Schwefel zugesetzt werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1037 015;
USA.-Patentschriften Nr. 2 600 997, 2 809165;
Gmelin, Handbuch der Anorg. Chemie, 8. Auflage, Germanium, Ergänzungsband, 1958, S. 366.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1037 015;
USA.-Patentschriften Nr. 2 600 997, 2 809165;
Gmelin, Handbuch der Anorg. Chemie, 8. Auflage, Germanium, Ergänzungsband, 1958, S. 366.
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
US2600997A (en) * | 1945-07-13 | 1952-06-17 | Purdue Research Foundation | Alloys and rectifiers made thereof |
US2809165A (en) * | 1956-03-15 | 1957-10-08 | Rca Corp | Semi-conductor materials |
DE1037015B (de) * | 1956-05-21 | 1958-08-21 | Ibm Deutschland | Stoerstellenhalbleiter vom N-Typ fuer Transistoren od. dgl. |
-
1959
- 1959-02-07 DE DES61680A patent/DE1112207B/de active Pending
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