DE1218066B - Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkoerpern unter Anwendung des Legierungsverfahrens - Google Patents
Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkoerpern unter Anwendung des LegierungsverfahrensInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
S 50499 VIII c/21 g
25. September 1956
2. Juni 1966
25. September 1956
2. Juni 1966
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Übergängen zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung,
insbesondere unterschiedlichen Leitungstypus, in Halbleiterkörpern unter Anwendung des Legierungsverfahrens bekannt, bei welchem das Erwärmen
durch direkten Stromdurchgang erfolgt und der Legierungsprozeß in Abhängigkeit vom Übergangswiderstand
zwischen der Legierungspille und dem Halbleiterkristall so gesteuert wird, daß der Stromdurchgang
und damit der das Legieren bewirkende Erhitzungsvorgang in dem Augenblick unterbrochen
wird, in welchem sich die Oberfläche der Legierungspille bzw. die Spitze des einzulegierenden Drahtstükkes
verflüssigt, wobei der ohmsche Kontaktwiderstand zwischen der Oberfläche des einzulegierenden
Materials und dem Halbleiterkristall verschwindet.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Weg gewiesen, wie die Bedingungen zur Durchführung des
Verfahrens genauer eingehalten und gegebenenfalls variiert werden können.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß außer dem Erwärmen durch direkten Stromdurchgang
— welcher ein Gleichstrom oder Wechselstrom sein kann — noch mindestens eine zweite Art des Erwärmens
angewendet wird, welche vom ohmschen Kontaktwiderstand zwischen dem einzulegierenden Material
und dem Halbleiterkristall unabhängig ist. Diese Erhitzung, welche vor und/oder bei Durchführung
des Legierungsprozesses vorgenommen werden kann, ist eine Art Vorheizung, durch welche die Ausgangstemperatur
für den Legierungsvorgang bereits auf einen zweckmäßigen Wert festgelegt ist. Es ist
insbesondere vorgesehen, daß die Ausgangstemperatur dicht unter der Einlegierungstemperatur liegt.
Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß erstens nur ein verhältnismäßig kleiner direkter Strom angewandt
zu werden braucht, welcher durch die Grenzfläche zwischen der einzulegierenden Substanz und
dem Halbleiterkristall fließt, und daß zweitens die Ausgangstemperatur nach Abschalten des direkten
Stromes in beliebiger Weise mehr oder minder schnell verändert bzw. gesenkt werden kann, wodurch eine
anschließende Temperung noch während des Verflüssigungszustandes und/oder nach der Erstarrung
durchgeführt werden kann. Hierdurch wird die Eindringtiefe der Legierungsfront in den Halbleiterkristall
und die Eindiffusion von Fremdatomen aus der Legierungszone in das Kristallinnere beeinflußt,
wodurch die Lage, die Sckärfe und die geometrische Form des p-n-Überganges bzw. sonstiger Übergänge
zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung beein-
Herstellung von Zonen unterschiedlichen
Leitungstypus in Halbleiterkörpern unter
Anwendung des Legierungsverfahrens
Leitungstypus in Halbleiterkörpern unter
Anwendung des Legierungsverfahrens
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dr. Walter Heywang,
Dr. Günter Winstel, München
flußt werden können, welche den jeweiligen Anwendungszwecken anzupassen sind.
Das zusätzliche Erwärmen der Anordnung kann beispielsweise durch direkten Stromdurchgang durch den Träger des Halbleiterkristalls vorgenommen werden, so daß dieser durch Wärmeleitung erhitzt wird. Der Träger, der Halbleiterkristall und/oder der einzulegierende Draht können jedoch auch auf andere Art, beispielsweise durch Strahlung und/oder mittels Wirbelstrom, erhitzt werden.
Das zusätzliche Erwärmen der Anordnung kann beispielsweise durch direkten Stromdurchgang durch den Träger des Halbleiterkristalls vorgenommen werden, so daß dieser durch Wärmeleitung erhitzt wird. Der Träger, der Halbleiterkristall und/oder der einzulegierende Draht können jedoch auch auf andere Art, beispielsweise durch Strahlung und/oder mittels Wirbelstrom, erhitzt werden.
Die Steuerung des Legierungsprozesses kann in Abhängigkeit vom Übergangswiderstand dadurch
automatisch durchgeführt werden, daß der direkte Strom unmittelbar auf eine Stromunterbrechungsvorrichtung
wirkt; beispielsweise wird dies durch Serienschaltung mit einer Relaisspule erreicht. Noch
einfacher läßt sich dies dadurch erzielen, daß ein * Vorwiderstand im Direktstromkreis derart bemessen
ist, daß nach dem Zusammenbruch des Kontaktwiderstandes beim Einlegieren die Stromstärke derart
begrenzt ist, daß an der Übergangsstelle keine nennenswerte oder nur eine für die Temperung erwünschte
Joulsche Wärme entsteht.
Auch kann die Oberfläche des Halbleiterkristalls und/oder des einzulegierenden Körpers einer Vorbehandlung
unterzogen werden, durch die ein bestimmter Übergangswiderstand zwischen beiden Flächen
erzielt wird. Dies geschieht beispielsweise durch chemische Verstärkung oder Verringerung von den
Übergangswiderstand bestimmenden Fremdschichten, insbesondere Oxydschichten und/oder durch
Herstellen einer bestimmten Rauhigkeit bzw. Glätte der Oberfläche. Durch weitere vorbereitende Maßnahmen
lassen sich ferner die Eindringtiefe und der Auflagedruck beeinflussen, beispielsweise durch Anwendung
von Gewichten und Unterlegscheiben zur
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Halterung des einzulegierenden Körpers, insbesondere Drahtes. Ferner läßt sich durch eine geeignete
Bemessung des elektrischen Kreises, insbesondere durch einen gegebenenfalls veränderbaren Vorwiderstand,
eine gewünschte Aufheizgeschwindigkeit mittels des direkten Stromes durch die Kontaktstelle erreichen.
Durch diese und die übrigen erwähnten Maßnahmen sind ein gleichzeitiges Einlegieren auch unterschiedlicher
Elektroden an mehreren Stellen des Halbleiters, insbesondere auf beiden Seiten des Kristalls,
unter optimalen Bedingungen ermöglicht. Unter Umständen können auch mehrere Legierungsprozesse an verschiedenen Halbleiterkörpern in
Serienfabrikation gleichzeitig durchgeführt werden. Diese Maßnahmen sind besonders wichtig für die
Herstellung von Transistoren und anderen Bauelementen mit mehreren p-n-Übergängen. Dabei können
die einzelnen Legierungsprozesse auch so durchgeführt werden, daß sich unterschiedliche Steilheiten
der Übergänge zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung, beispielsweise am Emitter und Kollektor,
ergeben.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
Auf eine Trägerplatte 1 aus Graphit ist eine Gold-Antimon-Folie 2 gelegt. Auf dieser befindet sich ein
Halbleitereinkristall 3 aus Silizium, auf den ein AIuminiumdraht 5 aufgesetzt ist. Der Aluminiumdraht
ist oben mit einem Anschluß 6 für eine Stromzuführung versehen, auf welcher noch eine Belastungsscheibe 7 angeordnet ist, die den Kontaktdruck festlegt.
Der Draht 5 wird bei einer bestimmten Eindringtiefe durch den Träger 8 festgehalten, wenn seine
Spitze verflüssigt ist.
Zur Erwärmung der Graphitplatte 1 ist diese mit zwei Anschlüssen 11 und 12 für eine Wechselstrombeheizung
versehen. Durch diese Zusatzheizung wird die Graphitplatte auf eine Temperatur von etwa
700° C erhitzt, wodurch das Einlegieren der Gold-Antimon-Folie 2 in die untere Oberfläche des Siliziumkristalls
3 bewirkt wird. Sowie sich danach eine geeignete Grundtemperatur für das Einlegieren des
Aluminiums zwischen 500 und 800° C, insbesondere von 570° C, eingestellt hat, wird zwischen den Teilen
6 und 1 eine Gleichspannung angelegt so daß ein Strom durch den Aluminiumdraht 5 und den
Halbleiterkristall 3 fließt, welcher diesen von der " Kontaktstelle aus erwärmt und das Einlegieren bewirkt.
Dieser Strom wird durch den Vorwiderstand 9 begrenzt, sobald der Übergangswiderstand zwischen
dem Aluminium und dem Silizium zusammengebrochen ist.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkörpern
unter Anwendung des Legierungsverfahrens, bei
55 dem das Erwärmen durch direkten Stromdurchgang erfolgt und der Legierungsprozeß in Abhängigkeit
vom Übergangswiderstand zwischen der einzulegierenden Substanz und dem Halbleiterkristall
gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Erwärmen durch direkten Stromdurchgang noch mindestens
eine zweite Art des Erwärmens angewendet wird, welche vom ohmschen Kontaktwiderstand zwischen
dem einzulegierenden Material und dem Halbeiterkristall unabhängig ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das zusätzliche Erwärmen
bedingte Ausgangstemperatur dicht unter der Legierungstemperatur liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Erwärmen
nach Beendigung des Legierungsvorganges zwecks anschließender Temperung nach einem bestimmten
Programm verändert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gut leitender,
zweckmäßig metallischer Träger des Halbleiterkristalls zwecks zusätzlicher Erwärmung von
einem elektrischen Strom durchflossen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche
Erwärmen des Halbleiterkristalls und/oder des einzulegierenden Stoffs durch Strahlung und/
oder Wirbelstrom erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung
des Legierungsprozesses in Abhängigkeit vom Übergangswiderstand dadurch automatisch durchgeführt
wird, daß der durch die Legierungsstelle fließende Strom unmittelbar auf eine Stromunterbrechungsvorrichtung
wirkt.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß im Stromkreis des den einzulegierenden Stoff und den Halbleiterkristall
durchfließenden Stromes ein ohmscher Begrenzungswiderstand angeordnet ist.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Eindringtiefe und/oder des Auflagedrucks auswechselbare
Gewichte und/oder Unterlegscheiben zur Belastung bzw. Halterung des einzulegierenden
Körpers, insbesondere Drahtes, vorgesehen sind.
9. Anwendung des Verfahrens bzw. der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zum
gleichzeitigen Einlegieren auch unterschiedlicher Elektroden an mehreren Stellen des Halbleiterkristalls
bzw. verschiedener Halbleiterkörper.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschriften Nr. 177 475,
181629.
Österreichische Patentschriften Nr. 177 475,
181629.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 577/329 5.66 © Bundesdruckerei Berlin
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DES50499A DE1218066B (de) | 1956-09-25 | 1956-09-25 | Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkoerpern unter Anwendung des Legierungsverfahrens |
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DES50499A DE1218066B (de) | 1956-09-25 | 1956-09-25 | Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkoerpern unter Anwendung des Legierungsverfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1218066B true DE1218066B (de) | 1966-06-02 |
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ID=7487775
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DES50499A Pending DE1218066B (de) | 1956-09-25 | 1956-09-25 | Herstellung von Zonen unterschiedlichen Leitungstypus in Halbleiterkoerpern unter Anwendung des Legierungsverfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1218066B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6078020A (en) * | 1996-11-19 | 2000-06-20 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT177475B (de) * | 1952-02-07 | 1954-02-10 | Western Electric Co | Verfahren zur Herstellung von Silizium-Schaltelementen unsymmetrischer Leitfähigkeit für die Signalumsetzung, insbesondere Gleichrichtung |
AT181629B (de) * | 1950-09-14 | 1955-04-12 | Western Electric Co | Einrichtung zur Signalumsetzung mit einem Körper aus halbleitendem Material und Verfahren zur Herstellung derselben |
-
1956
- 1956-09-25 DE DES50499A patent/DE1218066B/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT181629B (de) * | 1950-09-14 | 1955-04-12 | Western Electric Co | Einrichtung zur Signalumsetzung mit einem Körper aus halbleitendem Material und Verfahren zur Herstellung derselben |
AT177475B (de) * | 1952-02-07 | 1954-02-10 | Western Electric Co | Verfahren zur Herstellung von Silizium-Schaltelementen unsymmetrischer Leitfähigkeit für die Signalumsetzung, insbesondere Gleichrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6078020A (en) * | 1996-11-19 | 2000-06-20 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
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