DE1223951B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-bauelementen mit einem oder mehreren PN-UEbergaengen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-bauelementen mit einem oder mehreren PN-UEbergaengenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1 223 951
Aktenzeichen: J 27789 VIII c/21 j
Anmeldetag: 27. März 1965
Auslegetag: 1. September 1966
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie sie für elektronische Schaltungen in großer Zahl
benötigt werden, sind beim gegenwärtigen Stand der Technik zahlreiche aufwendige Verfahrensschritte
erforderlich. Die Züchtung von Einkristallen, die zum Unterschied von Polykristallen nahezu parallele
Grundzellen und keine Korngrenzen aufweisen, erfolgt im allgemeinen durch Ziehen aus der Schmelze,
langsames Erstarren im Schmelztiegel, durch Rekristallisation und durch Waschen aus der Dampfphase.
Um einen Halbleiter-Rohblock zu erhalten, züchtet man Einzelblocks größerer Einkristalle,
trennt sie anschließend in eine Anzahl einzelner Stücke und bearbeitet sie darauffolgend durch
Ätzen, beispielsweise nach dem Maskenverfahren.
Zur Umwandlung von auf einem Träger befindlichen polykristallinen Siliciumschichten in eine
kristalline Schicht ist es durch die deutsche Patentschrift 1090 771 auch bekannt, als Träger das
Metall Tantal zu wählen, da dieses infolge seiner kristallographischen Eigenschaften direkt die Kristallisationsrichtung
der Siliciumschicht bestimmt, so daß sich die Verwendung eines Keimkristalls erübrigt.
Zur Herstellung von Halbleiterschichten für die genannten Zwecke sind zwei Verfahren bekannt,
nämlich das sogenannte Zonenschmelzverfahren zur Überführung einer zunächst polykristallinen Schicht
in eine einkristalline Schicht und das Aufbringen einer epitaktischen Schicht durch direktes Aufdampfen
von Halbleitermaterial im Hochvakuum bei gleichzeitiger Dotierung durch gleichzeitiges Verdampfen
von Dotierungsmaterial und Halbleitergrundstoff.
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen bedient man sich meist der epitaktischen Aufdampfung
einer halbleitenden Schicht auf eine Trägerplatte mit anschließendem Ätzen mit Hilfe von Masken, selektiver
Diffusion, Oberfiächenoxydation und Passivierung, bis schließlich die elektrischen Kontaktanschlüsse
angebracht werden können.
Durch die deutsehe Patentschrift 1 098 316 ist die unmittelbare Erzeugung sehr dünner spannungsfreier
Einkristalle bzw. einkristalliner Überzüge durch Aufdampfen der Grund- und Dotierungsstoffe und anschließende
Wärmebehandlung bekannt. Bei Beschichtungsverfahren ist es durch die deutsche Auslegeschrift
1163 981 auch bekannt, die Schichtfolgen so zu wählen, daß auf einer gut leitenden Schicht
durch Aufdampfen eine epitaktische Schicht mit niedriger Leitfähigkeit abgeschieden wird, um so eine
geeignete Leitfähigkeit zu erhalten.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem oder mehreren
PN-Übergängen
PN-Übergängen
Anmelder:
international Business Machines Corporation,
Armonk, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen, Sindelfinger Str. 49
Als Erfinder benannt:
Ven Young Doo,
Pooghkeepsie, N. Y. (V. St. A.)
Ven Young Doo,
Pooghkeepsie, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. März 1964 (355 600)
Die Herstellung gebrauchsfähiger Halbleiterbauelemente mit den bekannten Verfahren erfordert sehr
viel Zeit, ist teuer und benötigt eine Anzahl spezieller Einrichtungen. Auch ist der Verbrauch an Halbleitermaterial
verhältnismäßig hoch. Verschiedene Verbesserungen konnten bereits erreicht werden durch
Verfahren, mittels derer Einkristalle aus Halbleitermaterial unmittelbar herstellbar sind, und zwar in
Form von flachen, dünnen Körpern auf einer Trägerplatte aus Glas oder Graphit. Für einige dieser Verfahren
benötigt man jedoch einen aktivierenden Werkstoff, wie beispielsweise Silber oder Aluminium,
um die Züchtung und Kernbildung der Einkristalle im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Erhitzungsstufen
zu fördern. Auch diese Verfahrensarten haben sich in Anbetracht des steigenden Bedarfs
als unzureichend erwiesen, insbesondere, da vielfach nicht zuverlässig die erforderliche Größe
und Güte der Halbleiter-Einkristalle erzielt wurde.
Durch die Erfindung wird ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, mit dem homogene Einkristalle eines ersten Materials auf einem polykristallinen Trägerkörper, z. B. einer Platte, aus einem zweiten
Durch die Erfindung wird ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, mit dem homogene Einkristalle eines ersten Materials auf einem polykristallinen Trägerkörper, z. B. einer Platte, aus einem zweiten
609 658/F11
Material auf wesentlich einfachere und wirtschaft- Mischung von Trichlorsilandampf mit Wasserstoff
lichere Weise hergestellt werden können. Außerdem als Trägergas über die Oberfläche der Trägerplatte 11
offenbart die Erfindung eine verbesserte Weiter- zu blasen, wobei die Platte auf hoher Temperatur in
verarbeitung dieser Kristalle zu geschlossenen Halb- einer Reaktionskammer gehalten wird. Der Dampf
leiterbauelementen mit einem oder mehreren PN- 5 zersetzt sich, und zurück bleibt ein Niederschlag von
Übergängen, wie sie für die industrielle Anwendung Siliziumatomen 12, die bei der betreffenden Tempe-
in großer Stückzahl benötigt werden. ratur genügend beweglich sind, um Gleichgewichts-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeich- Gitterpositionen auf der polykristallinen Trägerplatte
net durch die Kombination folgender Maßnahmen: 11 zu finden. Diese Atome bilden gemeinsam die
a) Auf eine Trägerplatte aus polykristallinen! io dünne Schicht 10. Durch Einschluß geeigneter VerWerkstoff
wird eine dünne Schicht polykristal- unreinigungsverbindungen in den Dampf kann die
linen Halbleitermaterials aufgebracht und an- epitaktisch aufgebrachte Schicht in bekannter Weise
schließend geschmolzen bei einer Temperatur, in dem gewünschten Maß dotiert werden. Es kann
die etwas über dem Schmelzpunkt des Halb- z. B. gasförmiges Bortrichlorid verwendet werden,
leitermaterials, jedoch unterhalb des Schmelz- 15 wenn eine Halbleiterschicht vom P-Leitungstyp gepunktes
des Trägerwerkstoffes liegt, woraufhin wünscht wird, oder es kann gasförmiges Phosphordie
Temperatur zunächst auf etwa 20 bis 100 0C trichlorid in die Reaktionskammer zusammen mit
unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiter- dem Trichlorsilandampf und dem Trägergas einmaterials
und nach dem Erstarren der Halb- geführt werden, wenn eine Schicht vom N-Leitungsleiterschicht
bis auf Normaltemperatur gesenkt 20 typ erzeugt werden soll.
wird; " Im vorliegenden Fall sei jedoch angenommen, daß
b) auf die so erhaltenen Halbleiter-Einkristalle keine den Leitungstyp bestimmende Verunreinigung
wird eine zusätzliche Halbleiterschicht gleichen und kein Dotierungsmaterial im gasförmigen Zustand
Materials und gleicher Orientierung epitaktisch in den Reaktor eingeführt wird. Da die Trägerplatte
aufgebracht; 25 11 aus polykristallinem Material besteht, ist, wie er-
c) anschließend werden mittels eines Diffusions- wähnt, auch die Siliziumschicht 10 polykristallin und
prozesses und eines Ätzvorganges ein oder hat etwa dieselbe Körnung wie der Träger. Die bemehrere
PN-Ubergänge hergestellt; schriebene Beschichtung wird so lange fortgesetzt,
d) abschließend werden an den entgegengesetzten bis die Schicht die notwendige Stärke aufweist, z. B.
Seiten der PN-Übergänge elektrische Anschlüsse 30 etwa 10 bis 20 μ. Besonders gute Ergebnisse sind
befestigt. mit 12 bis 15 μ starken Schichten auf Aluminium-
Eine Anzahl vorteilhafter Maßnahmen im Rahmen oxydträgern mit einer Korngröße von etwa 1 μ
der Erfindung sind in den Unteransprüchen an- Durchmesser erzielt worden. Diese extrem kleine
gegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Korngröße und die polykristalline Beschaffenheit des
folgenden an Hand der Zeichnungen in einem Aus- 35 Halbleitermaterials in Verbindung mit der wahllosen
führungsbeispiel erläutert. Es zeigen Kristallorientierung bewirken, daß eine solche Schicht
F i g. 1 bis 3 drei aufeinanderfolgende Verfahrens- in dieser Form zur Verwendung in einem Halbleiterschritte
nach der Erfindung, in deren Verlauf homo- element ungeeignet ist.
gene Einkristalle eines ersten Materials als dünner Der nächste Verfahrensschritt bei der Herstellung
Film auf einer Trägerplatte aus einem polykristallinen 40 einer Gruppe großer, dünner Kristalle auf der
Material gebildet werden, Trägerplatte 11 besteht darin, die Schicht 10 voll-
F i g. 4 eine Draufsicht auf die in F i g. 3 gezeigte ständig zu schmelzen bei einer Temperatur, die knapp
beschichtete Platte und Ansichten zur Darstellung über dem Schmelzpunkt der Schicht, aber unterhalb
der Verfahrensschritte zur Herstellung von einer des Schmelzpunktes des Trägermaterials liegt, so daß
Halbleiteranordnung aus nach dem Verfahren gemäß 45 die kristalline Struktur des Halbleitermaterials be-
F i g. 1 bis 4 hergestellten Einheiten. seitigt wird, ohne daß durch Oberflächenspannung
F i g. 1 zeigt eine dünne Schicht 10 aus einem poly- Kügelchen auf ihm entstehen. Dieser Verfahrenskristallinen
ersten Material, die auf eine Trägerplatte schritt wird in einem entsprechenden Ofen z. B. mit-11
aus einem polykristallinen zweiten Material auf- tels Hochfrequenz- oder Widerstandserhitzung ausgebracht
ist. Das erste Material ist ein Halbleiter- 50 geführt. Die Trägerplatte 11 wird dabei, wenn die
material, z. B. Silizium, während auf die Trägerplatte Hochfrequenzerhitzung verwendet wird, in dem Ofen
11 keramisches oder schwer schmelzbares Material auf einem Graphitblock gehaltert. Bei dieser Erverwendet
wird, z. B. Graphit, Aluminiumoxyd, hitzung wird zweckmäßigerweise die Schicht allmäh-Magnesiumoxyd,
Siliziumkarbid, Zinkoxyd oder lieh von einem Rand zum anderen geschmolzen, z. B.
Titandioxyd bzw. Kombinationen dieser Verbindun- 55 von links nach rechts, wie es durch den Pfeil in der
gen. Besonders gute Ergebnisse sind mit aus Alu- F i g. 2 dargestellt ist.
miniumoxyd hergestellten keramischen Trägerplatten Die Temperatur der geschmolzenen Schicht liegt
erzielt worden. beim Erhitzen etwa 5 bis 30 0C über dem Schmelz-
Zum Aufbringen einer dünnen Siliziumschicht 10 punkt des Materials; für Silizium mit dem Schmelzauf
eine Trägerplatte aus Aluminiumoxyd sind eine 60 punkt 1410 0C ist der Bereich von 5 bis 15 0C über
Anzähl Verfahren bekannt, z. B. mittels Wärme- dem Schmelzpunkt mit sehr gutem Erfolg verwendet
reduktion von Trichlorosilan (SiHCl3) oder Silizium- worden. Bei diesem Schmelzvorgang wird die dünne
tetrachlorid (SiCl4) mit einem Wasserstoffgas bei kristalline Schicht vollständig geschmolzen, bis sich
erhöhter Temperatur, durch pyrolytische Zersetzung eine zusammenhängende Flüssigkeitsschicht 10' geeines
Silans (SiH4) oder eines Halogenids, z. B. 65 bildet hat, wie sie Fig. 2 darstellt. Es hat sich ge-Siliziumtetrajodid
(SiI4), oder durch eine Dispropor- zeigt, daß die tatsächliche Temperatur der flüssigen
tionierungsreaktion eines Siliziumdihalogenids. Ein Schicht 10' je nach dem verwendeten Material, den
anderes, häufig verwendetes Verfahren ist, eine entstehenden Oberflächenspannungskräften und der
5 6
Viskosität und Netzfähigkeit der flüssigen Schicht auf eines Halbleiterbauelementes verwendet werden
dem Träger verschieden ist. Beim Schmelzvorgang kann.
ist es zweckmäßig, nahe dem einen Rand des Trägers Die so auf der Trägerplatte 11 erzeugten Eineinen
ungeschmolzenen kristallinen Halbleiterbereich kristall-Halbleiterschichten 14 sind gewöhnlich zu
13 zu belassen, durch den verhindert wird, daß die 5 dünn und haben einen zu niedrigen spezifischen
Schmelze vom anderen Ende der Trägerplatte Widerstand, um zur Herstellung einer Halbleiterherunterläuft,
einheit unmittelbar verwendet werden zu können.
Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, die Daher ist es zweckmäßig, die Stärke dieser EinTemperatur
der geschmolzenen Schicht 10' etwa 20 kristalle dadurch zu vergrößern, daß eine zusätzliche
bis 100 0C unter den obengenannten Schmelzpunkt io Schicht 16 aus Halbleitermaterial epitaktisch aufzu
senken und diese reduzierte Temperatur auf dem gebracht wird (F i g. 5). Diese Schicht besteht im
genannten Wert zu halten, bis sich die Schicht ver- allgemeinen aus demselben Material wie die Einfestigt
hat; dadurch bildet sich eine Gruppe großer, kristalle 14 und hat die gleiche Orientierung. Daher
dünner, homogener Einkristalle 14 (F i g. 3 und 4) werden durch die epitaktische Beschichtung die
aus Halbleitermaterial in Form einer dünnen, auf 15 Stärke der Einkristalle 14 und die Stärke der polydem
Trägermaterial 11 haftenden Schicht. Diese Ab- kristallinen Sperrschicht 13 vergrößert. Nach Bekühlung
kann innerhalb von etwa 10 bis 15 Sekunden lieben kann bei der epitaktischen Beschichtung eine
durch eine schnelle Verringerung des dem Ofen zu- geeignete, den Leitungstyp bestimmende Verunreinigeführten
Heizstroms bewirkt werden. Bei Silizium gung mit verwendet werden, um die Störstellenist
ein engerer Bereich, nämlich 30 bis 50 0C unter- 20 konzentration der Schicht 16 zu steuern. Im vorhalb
der obengenannten Schmelztemperatur, anzu- liegenden Fall sei jedoch angenommen, daß während
streben, insbesondere wenn die Abkühlung allmäh- des oben beschriebenen Aufdampfprozesses nicht
lieh von dem anderen, d. h. rechten Rand der Schicht absichtlich ein Störstellendampf mitwirkt und daß
in Richtung auf den linken Rand erfolgt, wie durch die aufgebrachte Schicht eine Stärke von etwa 5 bis
den Pfeil in F i g. 3 angedeutet ist. 25 8 μ hat.
Bei der beschriebenen Abkühlung entstehen homo- Es wurde beobachtet, daß die epitaktische Schicht
gene Einkristalle 14 von einer Länge von etwa 16 den P-Leitungstyp beibehält, und ihr spezifischer
3000 μ, einer Breite von etwa 500 μ und einer Stärke Oberflächenwiderstand auf dem 96°/oig reinen AIuzwischen
10 und 20 μ. Diese einleitende Abkühlung miniumoxydträger 11 betrug etwa 0,03 bis 0,07 Ohmwird
deshalb ziemlich langsam ausgeführt, damit mög- 30 Zentimeter, während er auf 99%ig reinem Aluminiumlichst
wenige Kristallisationskerne entstehen und die oxyd etwa 0,5 bis 1,0 Ohmzentimeter betrug. Hier
Bildung einer geringen Anzahl großer Einkristalle wurden ebenfalls die P-Verunreinigungen offensichtgefördert
wird. Sobald das Halbleitermaterial fest lieh aus dem Träger 11 abgeleitet, und die Schicht
geworden ist, kann die Abkühlungsgeschwindigkeit mit dem höheren spezifischen Widerstand bildete
für Schicht und Träger erhöht werden, bis die Um- 35 sich auf dem Aluminiumoxydträger mit dem höheren
gebungstemperatur erreicht und der Vorgang der Reinheitsgrad. Die Schicht 16 hat einen höheren
Bildung großer Einkristalle auf dem polykristallinen spezifischen Widerstand als die Einkristalle 14. Der
Träger 11 abgeschlossen ist. Diese abschließende Grund dafür ist, daß die epitaktische Beschichtung
Abkühlung kann in etwa 15 bis 20 Minuten aus- bei einer Temperatur erfolgt, die unterhalb des
geführt werden. Die in F i g. 4 sichtbaren Linien 15 40 Schmelzpunktes des Halbleitermaterials liegt, und
stellen die Korngrenzen zwischen den verschiedenen zwar bei Silizium etwa 200 bis 300 0C. Bei dieser
Einkristallen 14 dar. niedrigeren Temperatur nimmt die Schicht 16 weniger
Bei Verwendung eines Aluminiumoxydträgers und Verunreinigungen auf als eine geschmolzene Schicht,
bei epitaktischer Aufbringung einer Siliziumschicht Daher ist ihr spezifischer Widerstand höher als der
ohne Verwendung eines den Leitungstyp bestimmen- 45 der aufgeschmolzenen Kristalle 14.
den Verunreinigungsdampfes sind, wie festgestellt Zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus wurde, die einzelnen Silizumkristalle vom P-Leitungs- dem Element gemäß F i g. 5 müssen ein oder mehrere typ. Offensichtlich werden Störatome vom P-Lei- PN-Ubergänge darin erzeugt werden. Das kann in tungstyp, die zwischen der Schicht und dem Alu- zweckmäßiger Weise durch einen üblichen Diffusionsminiumoxydträger vorhanden sind, von der geschmol- 50 Vorgang geschehen, bei dem eine N-Verunreinigung, zenen Siliziumschicht aufgenommen und bewirken, wie z. B. Phosphor, in die P-leitende Schicht 16 eindaß diese den P-Leitungstyp erhält. Wenn das Alu- diffundiert wird, so daß ein N-leitender Halbleiterminiumoxyd von 96°/oiger Reinheit ist, wie im Handel bereich 17 entsteht, wie F i g. 6 zeigt. Danach kann erhältlich, haben die Einkristalle vom P-Leitungstyp das Halbleitermaterial einem herkömmlichen selekeinen spezifischen Widerstand von etwa 0,0005 bis 55 tiven Ätzvorgang ausgesetzt werden, um bestimmte 0,009 Ohmzentimeter, und bei 99°/oiger Reinheit Teile des N-leitenden Halbleiterbereichs 17 und des liegt der entsprechende spezifische Widerstand zwi- darunterliegenden P-leitenden Materials zu entschen etwa 0,05 und 0,10 Ohmzentimeter. Das Halb- fernen, so daß mehrere getrennte PN-Übergänge 18, leitermaterial mit dem höheren spezifischen Wider- 19, 20 und 21 und N-leitende Bereiche 22, 23, 24 stand entsteht also auf dem Träger mit dem höheren 60 und 25 entstehen, wie in F i g. 7 gezeigt ist. Dies kann Reinheitsgrad. Obwohl der lineare Wärmedehnungs- dadurch geschehen, daß eine mit Öffnungen versehene koeffizient des Aluminiumoxydträgers etwa zwei- bis Maske aus einem ätzbeständigen Material auf die zweieinhalbmal so groß ist wie der der Silizium- Oberfläche des Bereichs 17 von F i g. 6 gelegt und schicht, hat sich gezeigt, daß diese nach den oben die Einheit in ein Ätzbad aus einer bekannten Lösung beschriebenen Verfahrensschritten fest mit der 65 aus Fluorwasserstoffsäure, Essigsäure und Salpeter-Trägerplatte verbunden ist. Das in Fig. 3 und 4 säure eingebracht wird, das die von den Öffnungen dargestellte Gebilde ist ein Zwischenprodukt, das in in der Maske freigelegten Teile des Bereichs 17 ander nachstehend erläuterten Weise zur Herstellung greift und mehrere Furchen 26 in das frei liegende
den Verunreinigungsdampfes sind, wie festgestellt Zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus wurde, die einzelnen Silizumkristalle vom P-Leitungs- dem Element gemäß F i g. 5 müssen ein oder mehrere typ. Offensichtlich werden Störatome vom P-Lei- PN-Ubergänge darin erzeugt werden. Das kann in tungstyp, die zwischen der Schicht und dem Alu- zweckmäßiger Weise durch einen üblichen Diffusionsminiumoxydträger vorhanden sind, von der geschmol- 50 Vorgang geschehen, bei dem eine N-Verunreinigung, zenen Siliziumschicht aufgenommen und bewirken, wie z. B. Phosphor, in die P-leitende Schicht 16 eindaß diese den P-Leitungstyp erhält. Wenn das Alu- diffundiert wird, so daß ein N-leitender Halbleiterminiumoxyd von 96°/oiger Reinheit ist, wie im Handel bereich 17 entsteht, wie F i g. 6 zeigt. Danach kann erhältlich, haben die Einkristalle vom P-Leitungstyp das Halbleitermaterial einem herkömmlichen selekeinen spezifischen Widerstand von etwa 0,0005 bis 55 tiven Ätzvorgang ausgesetzt werden, um bestimmte 0,009 Ohmzentimeter, und bei 99°/oiger Reinheit Teile des N-leitenden Halbleiterbereichs 17 und des liegt der entsprechende spezifische Widerstand zwi- darunterliegenden P-leitenden Materials zu entschen etwa 0,05 und 0,10 Ohmzentimeter. Das Halb- fernen, so daß mehrere getrennte PN-Übergänge 18, leitermaterial mit dem höheren spezifischen Wider- 19, 20 und 21 und N-leitende Bereiche 22, 23, 24 stand entsteht also auf dem Träger mit dem höheren 60 und 25 entstehen, wie in F i g. 7 gezeigt ist. Dies kann Reinheitsgrad. Obwohl der lineare Wärmedehnungs- dadurch geschehen, daß eine mit Öffnungen versehene koeffizient des Aluminiumoxydträgers etwa zwei- bis Maske aus einem ätzbeständigen Material auf die zweieinhalbmal so groß ist wie der der Silizium- Oberfläche des Bereichs 17 von F i g. 6 gelegt und schicht, hat sich gezeigt, daß diese nach den oben die Einheit in ein Ätzbad aus einer bekannten Lösung beschriebenen Verfahrensschritten fest mit der 65 aus Fluorwasserstoffsäure, Essigsäure und Salpeter-Trägerplatte verbunden ist. Das in Fig. 3 und 4 säure eingebracht wird, das die von den Öffnungen dargestellte Gebilde ist ein Zwischenprodukt, das in in der Maske freigelegten Teile des Bereichs 17 ander nachstehend erläuterten Weise zur Herstellung greift und mehrere Furchen 26 in das frei liegende
Halbleitermaterial ätzt (F i g. 7), so daß mehrere Erhöhungen entstehen. Danach wird die Maske entfernt,
und es bleibt das in Fig. 7 gezeigte Element, das aus vier PN-Übergängen oder Halbleiterdioden
besteht, die durch die verschiedenen Korngrenzen 15 getrennt sind. Auf diese Weise sind Halbleiterdioden
in den Abmessungen von etwa 375 · 250 μ herstellbar.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden zur Vervollständigung der Anordnung auf entgegengesetzten
Seiten der PN-Übergänge 18,19, 20 und 21
elektrische Anschlüsse 27, 28' zum Halbleitermaterial hergestellt (Fig. 8). Auf diese Weise auf 96°/oig
reinen Aluminiumoxydträgerplatten hergestellte Halbleiterdioden haben Durchschlagspannungen von 6 bis
8 Volt und niedrige Ableitströme in der Größenordnung von 10~8 Ampere. Die Durchschlagspannungen
von Dioden, die aus auf 99%ig reinen Aluminiumoxydträgern aufgebrachten epitaktischen
Schichten hergestellt waren, lagen bisher im Bereich von 100 bis 150 Volt.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem oder mehreren PN-Übergängen,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:
a) Auf eine Trägerplatte aus polykristallinem Werkstoff wird eine dünne Schicht polykri-
. stallinen Halbleitermaterials aufgebracht . -und anschließend geschmolzen bei einer
Temperatur, die etwas über dem Schmelzpunkt des Halbleitermaterials, jedoch unterhalb
des Schmelzpunktes des TrägerwerkstofEes liegt, woraufhin die Temperatur zunächst
auf etwa 20 bis 100 0C unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleitermaterials
und nach dem Erstarren der Halbleiterschicht bis auf Normaltemperatur gesenkt wird;
b) auf die so erhaltenen Halbleiter-Einkristalle . wird eine zusätzliche Halbleiterschicht gleichen
Materials und gleicher Orientierung epitaktisch aufgebracht;
c) anschließend werden mittels eines Diffusionsprozesses und eines Ätzvorganges ein
oder mehrere PN-Übergänge hergestellt;
d) abschließend werden an den entgegengesetzten Seiten der PN-Übergänge elektrische
Anschlüsse befestigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen der dünnen
Halbleiterschicht von einem Schichtrand zum anderen hin erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen der
dünnen Halbleiterschicht bei einer um 5 bis 30 0C über dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur
erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senken der Temperatur
auf 20 bis 100 0C unterhalb des Schmelzpunktes
des Halbleitermaterials innerhalb von 10 bis 15 Sekunden ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung auf Normaltemperatur
innerhalb von 15 bis 20 Minuten ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlich aufgebrachte Halbleiterschicht eine Dicke von 5 bis 8 μι aufweist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche
Halbleiterschicht bei einer Temperatur von 200 bis 300 0C unterhalb ihres Schmelzpunktes aufgebracht
wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die
Diffusion N-leitende Halbleiterbereich der aufgebrachten Schicht mittels Ätzung in durch mehrere
PN-Übergänge getrennte N-leitende Bereiche aufgeteilt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 029 939,
770, 1098 316, 1163 981.
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 029 939,
770, 1098 316, 1163 981.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 658/311 8. 66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US3335038A (en) | 1967-08-08 |
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