DE1155916B - Verfahren zum Herstellen von scheibenfoermigen Silizium- oder Germaniumkoerpern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von scheibenfoermigen Silizium- oder GermaniumkoerpernInfo
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Description
Zur Herstellung von kristallinemHalbleitermaterial, insbesondere von Silizium oder Germanium, sind eine
Reihe von Verfahren bekannt. Von besonderer Bedeutung sind hierbei jene Verfahren, bei denen der
zu gewinnende Halbleiterstoff aus einer gereinigten gasförmigen Halbleiterverbindung, insbesondere
einem Halogenid, einer Halogenwasserstoffverbindung oder einem Hydrid des Halbleiters, die vorzugsweise
mit gereinigtem Wasserstoff vermischt zur Anwendung gelangt, gewonnen wird. Die Abscheidung
des Halbleiters erfolgt dabei vorzugsweise an einem durch direkten Stromdurchgang erhitzten, drahtförmigen
Keimkristall, welcher zugleich die für die Zersetzung der Halbleiterverbindung erforderliche Hitze
liefert, oder mittels einer Gasentladung, an deren Elektroden das durch die Wirkung der Gasentladung
frei werdende Halbleitermaterial ankristallisiert. Diese und andere Verfahren, z. B. auch das Kristallziehen
aus der Schmelze nach Czochralski, führen zu stabförmigen Halbleiterkristallen. Für die Weiterverarbeitung
zu Halbleitergeräten werden die Kristallstäbe zerschnitten und die auf diese Weise erhaltenen
Kristallstücke in der für die jeweilige Anordnung erforderlichen Weise mit Elektroden und vorzugsweise
mit einem Gehäuse oder einer Schutzhülle versehen.
Dieser Zerschneidungsvorgang ist erfahrungsgemäß mit erheblichen Schnittverlusten an kostbarem Halbleitermaterial
verbunden. Zahlreiche Versuche, durch eine besondere Schneidetechnik diese Schnittverluste
klein zu halten, haben nur wenig oder keinen Erfolg gebracht. Die Erfindung schlägt deshalb eine neue
Lösung dieser Aufgabe vor, durch deren Anwendung es gelingt, die Verluste an Halbleitermaterial wesentlich
zu verringern.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Silizium- oder Germaniumkörpern
durch Zerteilen eines aus Silizium oder Germanium bestehenden Stabes. Dabei wird
gemäß der Erfindung der durch Erhitzen in den duktilen Zustand übergeführte Silizium- oder Germaniumstab
in an sich bekannter Weise zu einem Flachkörper mit der gewünschten Dicke der Halbleiterscheiben
geformt, dann dieser Flachkörper an einer seiner flachen Seiten mit einem den Abmessungen der
gewünschten Halbleiterscheiben entsprechenden Netz von eingeritzten Rillen versehen und durch Zerbrechen
längs dieser Rillen in die gewünschten Halbleiterscheiben übergeführt.
Als Stand der Technik ist dabei noch folgendes zu berücksichtigen. Zur mechanischen Formgebung von
kristallinem Germanium oder Silizium war es bekannt, den zu behandelnden Körper auf eine hohe,
Verfahren zum Herstellen
von scheibenförmigen Siliziumoder Germaniumkörpern
von scheibenförmigen Siliziumoder Germaniumkörpern
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr. Theodor Rummel, München,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
jedoch unterhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur
zu erhitzen und den dadurch in den duktilen Zustand übergeführten Halbleiterkörper formgebenden,
mechanischen Kräften zu unterwerfen. Beispielsweise können Germanium- und Siliziumkristalle zu
einem Flachkörper umgeformt werden. Beim Bekannten werden hierbei jedoch offensichtlich nur Verformungen
vorgenommen, die sich z. B. nicht durch einfaches Zerteilen und ähnliche Prozesse erzielen lassen.
Beim Erfindungsgegenstand ist jedoch gerade das Gegenteil der Fall, da Halbleiterstücke scheibenförmiger
Gestalt auf einfache Weise durch Zersägen des Halbleiterstabes hergestellt werden können und dies
auch das allgemein übliche Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe darstellt. Halbleiterkristallanordnungen,
die aus nach der Lehre der Erfindung gefertigten Halbleiterscheiben hergestellt sind, können z. B. ohne
weiteres in Halbleiterkristallanordnungen verwendet werden, bei denen die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger keine oder nur eine untergeordnete
Rolle spielt, wie Kristalldioden, Hallgeneratoren und Fotoelemente.
Falls bei diesem Verfahren grobkristallines, insbesondere
einkristallines Halbleitermaterial zur Verwendung kommt und erwünscht ist, daß die erhaltenen
Halbleiterkristallscheiben eine grobkristalline oder einkristalline Struktur aufweisen, so empfiehlt es sich,
zwecks Erholung der grob- bzw. monokristalHnen Struktur, das behandelte Halbleitermaterial nach der
Umformung und/oder nach der mechanischen Aufteilung des durch die Umformung erhaltenen Flachkörpers
einer Wärmebehandlung auszusetzen. Die hierzu erforderliche Behandlungszeit und Behandlungstemperatur
hängt von dem betreffenden Halbleitermaterial ab.
309 728/211
Silizium und Germanium werden erfahrungsgemäß oberhalb einer gewissen Behandlungstemperatur duktil,
so daß sie sich mechanisch verformen lassen. Diese Temperatur liegt z. B. bei Silizium zwischen
900 und 1000° C, so daß es möglich ist, Siliziumkristalle oberhalb dieser Temperaturen durch mechanische
Kräfte bleibend zu verformen. Insbesondere kann die vorgeschlagene Umformung des Halbleiterkristalls
deshalb durch Walzen oder Schmieden vorgenommen werden. Die dabei verwendete Technik
entspricht den in der Metallurgie gewonnenen Erfahrungen, wobei die benötigten, ebenfalls den Erfahrungen
der Metallurgie entsprechenden Werkzeuge die besonderen, bei Halbleiterstoffen vorliegenden
Gegebenheiten zusätzlich berücksichtigen müssen. Insbesondere sind dies die bei einer Reihe von Halbleiterstoffen,
ζ. B. bei Silizium, erforderliche hohe Behandlungstemperatur und die Fähigkeit mancher
Halbleiter, mit einer Reihe von Werkzeugmaterialien in chemische Wechselwirkung zu treten. So ist neben
einer hohen Temperaturbeständigkeit vor allem zu fordern, daß das Material der benutzten Werkzeuge
keine wesentliche verunreinigende Wirkung auf den betreffenden Halbleiter ausüben kann. Aus diesem
Grund wird vorgeschlagen, daß die zur mechanischen Verformung, gegebenenfalls auch die zur Zerteilung
des Flachkörpers dienenden Werkzeuge aus einem hochtemperaturbeständigen, mechanisch und chemisch
widerstandsfähigen Metall, wie aus Wolfram, Molybdän oder Hartmetall, einem Halbleiter, z. B. Silizium
oder einer widerstandsfähigen Halbmetall- oder Metallverbindung, wie Aluminiumoxyd, Siliziumkarbid,
Siliziumnitrid, Berylliumoxyd oder Magnesiumoxyd, bestehen. Gegebenenfalls können die verwendeten
Metallwerkzeuge mit einem Überzug aus den genannten Halbmetall- oder Metallverbindungen, der sich
in hoher Reinheit herstellen läßt, versehen werden.
Die Umformung des Halbleitermaterials, gegebenenfalls
auch die mechanische Aufteilung des Flachkörpers, wird zweckmäßigerweise unter Vakuum oder
unter Schutzgas, insbesondere unter Wasserstoff oder Argon bzw. Stickstoff, vorgenommen, um die Gefahr
einer chemischen Beeinflussung der Halbleiteroberfläche möglichst auszuschalten. Dabei empfiehlt es
sich, den Halbleiterkristall während des Verformungsprozesses durch Stromdurchgang in glühendem Zustand
zu halten.
Es hat sich gezeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, Silizium- oder Germaniumkristalle durch Walzen
oder Schmieden in Flachkörper von 50 μ Dicke und darunter umzuformen, wobei merkliche Gewichtsverluste
nicht festgestellt werden konnten. Die Aufteilung des Flachkörpers in Halbleiterkristallscheiben
kann auf verschiedene Weise geschehen. So kann der Flachkörper zersägt werden. Aus geometrischen
Gründen wird verständlich, daß die mit der Erzielung der gleichen Anzahl von Halbleiterscheiben verbundene
Gesamtschnittfiäche wesentlich kleiner wird als durch Zerschneiden des ursprünglichen zylindrischen
Halbleiterkristalls in Halbleiterscheiben. Damit sinken aber auch die Schnittverluste erheblich. Die erfindungsgemäß
hergestellten, vorzugsweise rechteckigen Silizium- oder Germaniumscheiben werden in üblicher
Weise geätzt und zu Halbleitervorrichtungen weiterverarbeitet.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Silizium- oder Germaniumkörpern durch Zerteilen eines aus Silizium oder Germanium bestehenden Stabes, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Erhitzen in den duktilen Zustand übergeführte Silizium- oder Germaniumstab in an sich bekannter Weise zu einem Flachkörper mit der gewünschten Dicke der Halbleiterscheiben geformt, daß dann dieser Flachkörper an einer seiner flachen Seiten mit einem den Abmessungen der gewünschten Halbleiterscheiben entsprechenden Netz von eingeritzten Rillen versehen und durch Zerbrechen längs dieser Rillen in die gewünschten Halbleiterscheiben übergeführt wird.In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 725 318, 2 763 581.© 309 728/211 10.63
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| DE1155916B true DE1155916B (de) | 1963-10-17 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE1155916B (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1214783B (de) * | 1964-05-13 | 1973-10-11 |
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|---|---|---|---|---|
| US2725318A (en) * | 1952-07-07 | 1955-11-29 | Gen Electric | Method of plastic working of semiconductors |
| US2763581A (en) * | 1952-11-25 | 1956-09-18 | Raytheon Mfg Co | Process of making p-n junction crystals |
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1959
- 1959-10-09 DE DES65373A patent/DE1155916B/de active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US2725318A (en) * | 1952-07-07 | 1955-11-29 | Gen Electric | Method of plastic working of semiconductors |
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| DE1214783C2 (de) * | 1964-05-13 | 1973-10-11 | Laseroszillator oder -verstaerker mit einem fabry-perot-resonator |
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