DE1114938B

DE1114938B - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer flaechenhafter Halbleiter-anordnungen, insbesondere von Hochfrequenz-Transistoren mit moeglichst duennen Kollektorzonen

Info

Publication number: DE1114938B
Application number: DEJ17636A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Reinhard Dahlberg
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1960-02-04
Filing date: 1960-02-04
Publication date: 1961-10-12
Also published as: GB982174A; NL255453A; NL120075C

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

ANMELDETAG: 4. F E B RU AR 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 12. OKTOBER 1961

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Massenherstellung von Halbleiterbauelementen, die besonders kleine Abmessungen aufweisen. So wird beispielsweise bei Transistoren, die für Hochfrequenzzwecke verwendet werden sollen, gefordert, daß der Bahnwiderstand der Kollektorzone möglich klein ist. Diese Forderung wird z. B. durch eine möglichst dünne Kollektorzone erfüllt. Andererseits ist es jedoch schwierig, Halbleiterplättchen unterhalb einer gewünschten Dicke von beispielsweise 50 μ durch die übliche Läpp- oder Ätzbehandlung herzustellen.

Es ist bereits bekannt, sogenannte Mesa-Transistoren dadurch herzustellen, daß in einen Halbleiterkörper eines bestimmten Leitfähigkeitstyps eine Schicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps als Basiszone eindiffundiert wird. Auf diese Basisschicht werden nebeneinander in geringem Abstand Doppellegierungsflecken aufgesetzt, die durch geeignete Wahl des verwendeten Materials gewöhnlich einen sperrfreien und einen pn-übergang mit der Basisschicht bilden. Es ist auch bekannt, mehrere solcher sogenannten Mesa-Strukturen auf einer größeren Halbleiterplatte, der Kollektorplatte, unterzubringen. Man kann zuletzt diese Strukturen mit gemeinsamer Kollektorzone voneinander trennen, indem man die Kollektorplatte in bekannter Weise so zertrennt, daß jedes der dann erhaltenen Kollektorplättchen gerade eine Mesa-Struktur trägt. Die Trennung der Kollektorplatte kann mechanisch, z. B. durch Sägen oder Brechen, oder auf chemischem Wege, ζ. Β. durch einen Ätzprozeß, vorgenommen werden.

Nachteilig ist bei derartigen Halbleiterbauelementen, daß der frühere Halbleiterkörper, der nach der Abtrennung im Betrieb als Kollektor verwendet wird, aus rein mechanischen Gründen verhältnismäßig dick ist und somit einen relativ großen Kollektor-Bahnwiderstand aufweist.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, Halbleiterbauelemente mit geringeren Abmessungen, wie das nach den bekannten Verfahren möglich ist, herzustellen. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, die Dicke der Kollektorzone mit Hilfe vorbereitender Maßnahmen nach der Fertigstellung des Transistors zu verkleinern.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer flächenhafter Halbleiteranordnungen, insbesondere von Hochfrequenz-Transistoren mit möglichst dünnen Kollektorzonen, auf einer mit rasterartigen Vertiefungen auf der einen Oberfläche versehenen einkristallinen Halbleiterplatte eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, bei der auf dieser Oberfläche durch Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung
mehrerer flächenhafter Halbleiteranordnungen, insbesondere von
Hochfrequenz-Transistoren mit möglichst
dünnen Kollektorzonen

Anmelder:

INTERMETALL

Gesellschaft für Metallurgie

und Elektronik m.b.H.,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19

Dipl.-Phys. Dr. Reinhard Dahlberg,

Freiburg (Breisgau),
ist als Erfinder genannt worden

Diffusion eine gegen die Halbleiterplatte dünne Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angebracht und bei der auf den durch die rasterartigen Vertiefungen entstandenen Erhöhungen je mindestens eine sperrfreie und mindestens eine sperrende Elektrode angebracht sind.

Erfindungsgemäß wird die so vorbereitete Oberfläche der Halbleiterplatte so mit einem ätzfesten Material überzogen, daß auch die Vertiefungen zwischen den Erhöhungen ausgefüllt sind, dann wird die Halbleiterplatte an der entgegengesetzten Oberfläche so lange der Einwirkung eines abtragenden Ätzmittels ausgesetzt, bis die mit ätzfestem Material ausgefüllten Vertiefungen erreicht und die einzelnen Halbleiteranordnungen getrennt sind, dann werden die Halbleiterkörper der einzelnen Halbleiteranordnungen auf den durch die Ätzung entstandenen neuen Oberflächen mit einer sperrfreien flächenhaften Elektrode versehen.

Es ist so möglich, den Halbleiterkörper so weit abzuätzen, daß eine sehr dünne Kollektorzone vorliegt.

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Außerdem können gleichzeitig zahlreiche Halbleiterbauelemente hergestellt werden.

Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In den Fig. 1 bis 4 sind die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung der Halbleiterbauelemente dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine aus einem gezüchteten Einkristall geschnittene Scheibe 1 aus einkristallinem Halbleitermaterial, beispielsweise aus p-Germanium. Die sichtbare Oberfläche der Scheibe wird rasterartig unterteilt, indem nach irgendeinem bekannten Verfahren senkrecht zueinander laufende Vertiefungen 2 und 3 angebracht werden. Man kann das beispielsweise durch Abdecken der Scheibe mittels einer geeigneten Maske und anschließendes Ätzen, durch Behandeln mit Ultraschall oder ähnlichen Methoden erreichen.

Die Oberfläche der so vorbereiteten Scheiben wird durch einen Diffusionsprozeß mit einer Basisschicht 5 versehen. Wenn die Scheibe aus p-Germanium besteht, wird die Basisschicht gewöhnlich n-Leitfähigkeit besitzen. Eine solche Basisschicht kann beispielsweise durch Diffundieren von Antimon erhalten werden.

Im nächsten Verfahrensschritt werden auf den mit der Basisschicht 5 versehenen Erhöhungen 4 je eine sperrfreie Elektrode 6 und eine Elektrode 7, die mit der Basisschicht einen pn-übergang bildet, aufgebracht. Das kann nach irgendeinem bekannten Verfahren geschehen und soll hier nicht näher erläutert werden. Die so erhaltene Anordnung ist in Fig. 2 im Querschnitt in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit entsprechen die Abmessungen nicht den tatsächlichen Verhältnissen. So ist beispielsweise die Dicke der Scheibe 1 in Wirklichkeit wesentlich größer anzunehmen.

In einem weiteren ebenfalls bekannten Verfahrensschritt werden die mit den beiden Elektroden 6 und 7 versehenen Erhöhungen 4 der Scheibe, beispielsweise durch eine Wachsschicht, abgedeckt. Anschließend wird die gesamte Scheibe mit den abgedeckten Transistorstrukturen so geätzt, daß an allen nicht abgedeckten Stellen die Basisschicht 5 wieder entfernt wird. Es entsteht eine Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Der Figur ist zu entnehmen, daß auf den Erhöhungen 4 nicht nur die Basisschicht 5 an den nicht abgedeckten Stellen entfernt wird, sondern auch etwas von dem Halbleitermaterial der Scheibe 1. Bei der Anordnung nach Fig. 3 hegen auf der Scheibe 1 zahlreiche Transistorstrukturen vor, die je einen als Basiselektrode sperrfreien Anschluß 6 und eine als Emitter verwendbare gleichrichtende Elektrode 7 auf der verhältnismäßig dünnen Basisschicht 5 aufweisen. Die für alle Transistorstrukturen gemeinsame Scheibe 1 kann als gemeinsamer Kollektor angesehen werden.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird die mit den Transistorstrukturen versehene Oberfläche der Scheibe 1 aus Halbleitermaterial mit einem ätzfesten Material, z. B. Pizein, überzogen. Das ätzfeste Material wird so aufgebracht, daß auch die Vertiefungen 3 zwischen den Erhöhungen 4 vollständig ausgefüllt sind.

Die nicht mit Pizein umhüllte gemeinsame Kollektorschicht 1 wird dann einem geeigneten Ätzmittel ausgesetzt und durch dieses abgetragen. Die Ätzbehandlung wird so lange durchgeführt, bis das Halbleitermaterial der Scheibe 1 bis zu den Vertiefungen 3 abgetragen ist. Damit wird der Zusammenhalt zwischen den einzelnen Transistorstrakturen gelöst, so daß sie getrennt als einzelne Bauelemente vorliegen.- Die auf der einen Oberfläche befindliche Pizeinschicht kann anschließend durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt werden.

Ein einzelnes fertiges Transistorbauelement ist in Fig. 4 dargestellt mit der sperrfreien Basiselektrode 6, der Emitterelektrode 7 mit pn-übergang und der

ίο Basisschicht 5. Die in Wirklichkeit sehr dünne Kollektorschicht 4 kann zum Anschluß mit einer sperrfreien Metallelektrode 8 versehen werden.

Wegen der geringen Dicke der Kollektorzone 4 ist es möglich, sehr hochohmiges Halbleitermaterial zu verwenden und damit Halbleiterbauelemente mit einer pnip- oder npin-Struktur herzustellen. In diesem Fall müssen lediglich die Scheiben 1, die als Ausgangsmaterial verwendet werden, aus eigenleitendem Material bestehen. Unabhängig von dem im vor-

ao stehenden beschriebenen Beispiel kann die Halbleiterscheibe auch aus η-leitendem Material und die Basisschicht aus η-leitendem oder p-leitendem Material bestehen. Durch die dünne Kollektorzone wird außerdem eine günstige Ableitung der vorwiegend am Kollektorübergang entstehenden Wärme ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer flächenhafter Halbleiteranordnungen, insbesondere von Hochfrequenz-Transistoren mit möglichst dünnen Kollektorzonen, auf einer mit rasterartigen Vertiefungen auf der einen Oberfläche versehenen einkristallinen Halbleiterplatte eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, bei der auf dieser Oberfläche durch Diffusion eine gegen die Halbleiterplatte dünne Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angebracht und bei der auf den durch die rasterartigen Vertiefungen entstandenen Erhöhungen je mindestens eine sperrfreie und mindestens eine sperrende Elektrode angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die so vorbereitete Oberfläche der Halbleiterplatte (1) so mit einem ätzfesten Material überzogen wird, daß auch die Vertiefungen (2 und 3) zwischen den Erhöhungen ausgefüllt sind, daß dann die Halbleiterplatte an der entgegengesetzten Oberfläche so lange der Einwirkung eines abtragenden Ätzmittels ausgesetzt wird, bis die mit ätzfestem Material ausgefüllten Vertiefungen (2 und 3) erreicht sind und die einzelnen Halbleiteranordnungen getrennt sind, und daß dann die Halbleiterkörper der einzelnen Halbleiteranordnungen auf den durch die Ätzung entstandenen neuen Oberflächen mit einer sperrfreien flächenhaften Elektrode versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abätzen der entgegengesetzten Oberfläche der Halbleiterplatte auf der rasterartig unterteilten Oberfläche die mit den Elektroden (6, 7) versehenen Teile der Erhöhungen (4) mit ätzfestem Material, z. B. Wachs, abgedeckt werden und die Diffusionszone (5) an den nicht bedeckten Teilen durch ein Ätzmittel abgetragen wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte

(1) aus eigenleitendem Halbleitermaterial und die Diffusionszone (5) aus p- oder η-leitendem Halbleitermaterial hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Halbleiteranordnungen mit einer pnip- bzw. npin-Zonenfolge hergestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 748 041, 2 865 082.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen