DE1177745B - Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte - Google Patents
Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine HalbleiterplatteInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1177 745
Aktenzeichen: S 76499 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 31. Oktober 1961
Auslegetag: 10, September 1964
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte durch Erhitzen und Kühlen mittels eines Gasstromes.
Um einen hinsichtlich seiner Eigenschaft günstigen Übergang in einem Halbleiterkörper zu erhalten, ist
es bei der Herstellung eines Halbleiterbauelementes, insbesondere eine Tunneldiode, wünschenswert, die
Diode schnell zu erhitzen und schnell wieder abzukühlen, damit die Breite des Übergangs genügend
klein bleibt.
Nach einem bekannten herkömmlichen Verfahren wird das Legierungsmaterial unmittelbar mit einem
elektrischen Heizkörper in Kontakt gebracht und erhitzt und auf diese Weise die Legierungsbehandlung
durchgeführt. Der Heizkörper hat eine gewisse Wärmeaufnahmefähigkeit, so daß eine zufriedenstellende
schnelle Erhitzung bzw. schnelle Abkühlung nicht möglich ist. Es werden bei diesem bekannten
Verfahren etwa 5 Sekunden benötigt, um das Material von seiner normalen Temperatur auf ungefähr
600° C zu erhitzen, und etwa 10 Sekunden, um es wieder auf seine normale Temperatur abzukühlen.
Infolge dieses langen Temperaturanstieges und Temperaturabfalles ist es bei dem bekannten Verfahren
nicht möglich, Halbleiterbauelemente mit völlig zufriedenstellenden Eigenschaften herzustellen.
Weiter ist es in der Technik allgemein bekannt, Wärme durch Gase, bei entsprechender Empfindlichkeit
des zu erwärmenden Gegenstandes durch entsprechende inerte Gase zu übertragen. Diese bekannte
Maßnahme wird gemäß einem weiteren bekannten Verfahren bei dem Legieren von Transistoren
angewendet. Das die Wärme übertragende Gas wird dabei direkt auf die Legierungsstelle geblasen.
Bei den bekannten Verfahren ist es nicht möglich, bei der kurzzeitigen Erwärmung und Abkühlung der
Halbleiterplatten den Temperaturwechsel in der ganzen Platte möglichst gleichförmig erfolgen zu
lassen, damit Spannungsrisse vermieden werden. Bei der Zuführung des Heizgases von der Oberseite
der Anordnung her wird zudem die Legierungsstelle durch die Dotierungspille abgedeckt, und die Wärme
wird erst von der außerhalb der Dotierungspille liegenden Oberfläche der Legierungsstelle zugeführt. So
entsteht die Gefahr eines unvollständigen Legierens im Zentrum bzw. die Gefahr von Gaseinschlüssen in
der Legierungsstelle, wodurch der auf diese Weise hergestellte Transistor im wesentlichen unbrauchbar
wird.
Die Erfindung vermeidet die angegebenen Nach-Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille
an eine Halbleiterplatte
an eine Halbleiterplatte
Anmelder:
Sony Corporation (Sony Kabushikikaisha), Tokio
Vertreter:
Dr. F. Zumstein,
DipL-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,
München 2, Bräubausstr. 4
Als Erfinder benannt:
Yoshiyuki Kawana,
Akihiko Nakagawa, Tokio
Yoshiyuki Kawana,
Akihiko Nakagawa, Tokio
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 31. Oktober 1960 (43 942)
teile im wesentlichen dadurch, daß die Halbleiterplatte mit der daraufgelegten Dotierungspille auf eine
gut wärmeleitende Unterlage mit geringem Wärmeaufnahmevermögen aufgelegt und die Unterlage mittels
eines erhitzten inerten Gases und die Halbleiterpille indirekt durch Wärmeübertragung auf eine der
Legierungstemperatur entsprechende Temperatur erwärmt wird und darauf der legierte Verbundkörper
durch Anblasen der wärmeleitenden Unterlage mit einem Kühlgas abgekühlt wird.
Durch die Maßnahmen der Erfindung ergibt sich eine Reihe von Vorteilen:
1. Es wird gleichfömig über die ganze Fläche der Platte ein Wärmegefälle von einer Oberfläche
zur anderen erzielt, wodurch Wärmespannungen weitgehend vermieden werden.
2. Bei der Erwärmung von der Unterseite der Halbleiterplatte her wird der Legierungsstelle
direkt und gleichmäßig Wärme zugeführt, wodurch die Gefahr eines unvollständigen Legierens
im Zentrum sowie die Gefahr von Gaseinschlüssen in der Legierungsstelle vermieden
werden.
3. Der Ablauf des Anlegierens wird wesentlich beschleunigt. Es wird eine außerordentlich
schnelle, blitzartige Erhitzung und Abkühlung
409 660/305
erreicht, ohne daß eine Überbeanspruchung der Halbleiterplatte durch Temperaturspannungen
zu befürchten ist.
Das Verfahren nach der Erfindung wird in der Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert.
Mit 1 ist ein Material bezeichnet, das behandelt werden soll, z. B. ein Germanium- oder Silizium-Halbleiterplättchenla
und ein auf diesem liegender Indium- oder Aluminiumtropfen 1 b. Das Plättchen
la liegt auf einer Platte 3, die auf den Füßen 2 aufgestützt ist. Die Platte 3 ist aus einem gut wärmeleitenden
Material hergestellt und soll so dünn sein, daß ihre Aufnahme an Wärmeenergie klein ist.
Die Anordnung 1 wird in einem inerten Gas mit hoher Temperatur erhitzt, z. B. in einer Stickstoffatmosphäre,
und daran anschließend wird das hocherhitzte Gas durch ein solches mit normaler Temperatur
oder ein Kühlgas ersetzt.
Eine für diese Zwecke erforderliche Einrichtung ist mit einem Heizkörper 5 ausgestattet, der in einem ao
Durchgang 4 für das Gas angeordnet ist, der in eine Düse mündet. Außerdem ist die Einrichtung mit
Kanälen 6 für ein geeignetes Kühlungsmittel 7, wie Wasser, versehen, damit das zugeführte Gas gekühlt
werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind nur fünf oder weniger Sekunden erforderlich, um die Anordnung
1 von der Normaltemperatur auf 600° C zu erhitzen, und nicht mehr als 3 Sekunden, es von
600° C wieder auf die Normaltemperatur abzukühlen.
Es können auf diese Weise z. B. Tunneldioden mit günstigen Charakteristiken erzeugt werden.
Das Verfahren kann selbstverständlich auch dann benutzt werden, wenn eine solche schnelle Erhitzung
und Abkühlung nicht erforderlich ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte durch Erhitzen und 40 S.
Kühlen mittels eines Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (la) mit
der daraufgelegten Dotierungspille [Ib) auf eine
gut wärmeleitende Unterlage (3) mit geringem Wärmeaufnahmevermögen aufgelegt und die
Unterlage (3) mittels eines erhitzten inerten Gases und die Halbleiterplatte indirekt durch
Wärmeübertragung auf eine der Legierungstemperatur entsprechende Temperatur erwärmt wird
und darauf der legierte Verbundkörper (1) durch Anblasen der wärmeleitenden Unterlage (3) mit
einem Kühlgas abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas aus einer konzentrisch
um den Kanal (4) für das erhitzte inerte Gas liegenden Düse (6) gegen die Unterlage geblasen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Stickstoff ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen
und Kühlen so erfolgt, daß der Legierungsprozeß in weniger als 8 Sekunden beendet
ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet
durch eine Platte (3) aus gut wärmeleitendem Werkstoff mit geringem Wärmeaufnahmevermögen
als Unterlage und durch eine an der der Auflagefläche für die Halbleiterplatte (1 α) gegenüberliegenden
Seite der Platte (3) angeordnete Düsenanordnung (4 bis 7) zum wechselweisen Anblasen der Platte (3) mit einem erhitzten
inerten Gas oder einem Kühlgas.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 063 870;
französische Patentschrift Nr. 1165 567;
»Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 58, H.
303.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 063 870;
französische Patentschrift Nr. 1165 567;
»Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 58, H.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Bundesdriickerei Berlin
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DE1063870B (de) * | 1956-06-28 | 1959-08-20 | Gustav Weissenberg | Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Zuechten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium |
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1961
- 1961-10-20 GB GB3777761A patent/GB958537A/en not_active Expired
- 1961-10-31 DE DES76499A patent/DE1177745B/de active Pending
Patent Citations (2)
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DE1063870B (de) * | 1956-06-28 | 1959-08-20 | Gustav Weissenberg | Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Zuechten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium |
FR1165567A (fr) * | 1956-11-29 | 1958-10-27 | Thomson Houston Comp Francaise | Perfectionnements aux transistrons à jonctions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB958537A (en) | 1964-05-21 |
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