DE1157708B

DE1157708B - Verfahren zum Herstellen einer Diode mit flaechenhaftem pn-UEbergang

Info

Publication number: DE1157708B
Application number: DES32748A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Franz Kerkhoff; Dr Heinz Henker; Dipl-Phys Dr Heinz Dorendorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-03-24
Filing date: 1953-03-24
Publication date: 1963-11-21

Description

Verfahren zum Herstellen einer Diode mit flächenhaftem pn-Übergang Es ist bekannt, Zonen unterschiedlichen Leitungstyps in Halbleiterkristallen, beispielsweise pn- oder pnp- oder npn-Übergänge durch Ziehen mit einem Impfkristall aus einer Halbleiterschmelze herzustellen. Es war weiterhin bekannt, bei der Durchführung des Ziehverfahrens den erstarrten Kristall oberhalb der Schmelze zu kühlen. Dieses Verfahren dient gleichzeitig zur Erzeugung eines Kristalls aus Halbleitermaterial von bestimmter Dotierung und der Herstellung von Zonen unterschiedlicher Dotierung in diesem Halbleiterkristall. Dieses Verfahren dient vor allem zur Herstellung von Flächenrichtleitern, Flächentransistoren od. dgl. aus Germanium, Silizium od. ä., gleiche Wirkung zeigenden halbleitenden Substanzen. Das bekannte Verfahren hatte den Nachteil, daß die Schmelze, aus welcher der Halbleiterkristall gezogen wurde, durch Überdotierung in den entgegengesetzten Leitungstyp verwandelt werden mußte, damit sich Zonen unterschiedlichen Leitungstyps nacheinander auskristallisierten. Hierbei wurde jedoch die gesamte Dotierung der Schmelze und damit auch des erstarrenden Kristalls immer größer, wodurch der elektrische Widerstand in den einzelnen Zonen unerwünscht verringert wurde.
In der deutschen Patentschrift 1. 093 020 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Flächenrichtleiters, aus einem, z. B. aus Germanium oder Silizium bestehenden Halbleiterkristall bestimmten Leitungstyps durch Eintauchen des Halbleitereinkristalls in eine dotierte Schmelze dieses Halbleitermaterials und anschließendem Herausziehen aus der Schmelze, bei dem ein Teil der Schmelze hängenbleibt, beschrieben, bei dem der Halbleitereinkristall in eine Schmelze entgegengesetzten Leitungstyps nur so lange eingetaucht wird, bis der eingetauchte Kristall an seiner Oberfläche schmilzt und bei dem dann der Kristall unter Bildung eines pn-Übergangs vollständig aus der Schmelze herausgezogen wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung dieses Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der mit der Schmelze in Berührung gebrachte Halbleiterkristall zur Ankristallisation einer dünnen Schicht nach dem Schmelzen der Oberfläche gekühlt und nach kurzzeitigem Eintauchen aus der Schmelze vollständig herausgezogen wird. Durch die Kühlung des eingetauchten Kristalls läßt sich nicht nur die Geschwindigkeit der Ankristallisation steuern, sondern vor allem auch das Schmelzen einer zu starken Oberflächenschicht des Kristalls vermeiden. Dadurch wird erreicht, daß die Gestalt der pn-Übergänge mit hoher Genauigkeit der ursprünglichen Oberfläche des Keimkristalls entspricht, wodurch die Reproduzierbarkeit beträchtlich verbessert wird.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. 1 bedeutet einen Schmelztiegel bzw. ein zur Aufnahme des Schmelzgutes geeignetes Gefäß, in dem ein Tropfen 2 aus geschmolzenem Germanium angeordnet ist. Dieser Tropfen hat sich zu einem Kügelchen zusammengezogen. 3 ist ein Germaniumkristall, dessen Oberfläche mit dem Tropfen 2 in Berührung gebracht wird. 4 bedeutet eine inerte reduzierende -Salzschmelze aus Borax. Diese Salzschmelze hat erstens die Aufgabe, die Oberfläche des geschmolzenen Tropfens 2 sauber zu erhalten und Oxydationen zu vermeiden, zweitens dient sie dazu, um oberflächliche Verunreinigungen mit einer Oxydschicht von dem Kristallstück 3 zu entfernen, damit das geschmolzene Germanium ungehindert auf die Oberfläche des Kristalls aufkristallisieren kann. 5 ist eine Halterung für den Kristall 3, welche von einem Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 6 durchflossen und auf einer bestimmten Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Kristalls 3 gehalten wird.
Das Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Weise abwandeln. An Stelle einer reduzierenden Schmelze kann auch eine inerte Flüssigkeit oder ein inertes bzw. reduzierendes Schutzgas vorgesehen sein, in dem sich die Oberfläche der Schmelze und der festen Kristalle kurz vor bzw. bei der Berührung befinden. Als Salzlösung kommen bzw. auch Zyankali oder Phosphorsalz in Frage, als Schutzgasatmosphäre sind Wasserstoff, Stickstoff, Argon oder Kohlensäure bzw. Gemische derselben mit Vorteil verwendet worden. Bei der Verwendung eines inerten Schutzgases oder einer inerten Schutzschmelze ist -es unter Umständen zweckmäßig, die Oberfläche des Kristalls vor dem Eintauchen bzw. in Berührung bringen mit der Schmelze zu reinigen, beispielsweise durch Ätzen mit einer Flüssigkeit oder einem Gasstrom.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen einer Diode mit flächenhaften p-n-übergang aus Germanium, Silizium oder ähnlichen gleiche Wirkung zeigenden halbleitenden Substanzen, bei dem ein Halbleitereinkristall mit bestimmtem Leitungstyp in eine Schmelze des Halbleiters mit entgegengesetztem Leitungstyp nur so lange eingetaucht wird, bis der eingetauchte Halbleitereinkristall an seiner Oberfläche schmilzt, und bei dem dann der Kristall vollständig aus der Schmelze herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Schmelze in. Berührung gebrachte Halbleiterkristall zur Ankristallisation einer dünnen Schicht nach dem Schmelzen der Oberfläche gekühlt wird und nach kurzzeitigem Eintauchen aus der Schmelze vollständig herausgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankristallisieren aus der Schmelze zur Herstellung mehrerer Schichten mit verschiedenem Leitfähigkeitstyp wiederholt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Schmelze eine inerte oder reduzierende Schutzflüssigkeit, vorzugsweise eine Salzschmelze wie z. B. Borax, Zyankali oder Phosphorsalz, geschichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall und die Schmelze in einer inerten oder reduzierenden Schutzgasatmosphäre, beispielsweise Stickstoff, Argon, Wasserstoff oder Kohlensäure, angeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Halterungsvorrichtung für den Kristall, welche von einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel durchflossen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelze eine derart geringe Menge des Halbleitermaterials verwendet wird, daß sie sich auf einer heißen Unterlage zu einem Kügelchen zusammenzieht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 826 775; deutsche Patentanmeldung W 5787 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 21. Februar 1952),W 8097 VIII c! 21 g (bekanntgemacht am 5. Februar 1953); Zeitschrift »Das Elektron« 5 (1951), S. 432.