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Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterstromtors durch Abtragen
von Halbleitermaterial Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren
zum Herstellen eines Halbleiterstromtors, bei dem ein mit dem einen Leitungstyp
dotierter Ausgangshalbleiterköiper durch Eindiffusion mit einer geschlossenen Mantelzone
entgegengesetzt dotiert wird, bei dem dieser Halbleiterkörper dann an der einen
Oberfläche zentral mit zwei einander konzentrisch umschließenden Elektroden, einer
nichtohmsehen Elektrode, der Emitterelektrode, und einer ohmschen Elektrode, der
Basis- bzw. Steuerelektrode, sowie an der anderen gegenüberliegenden Oberfläche
mit einer ohmschen Elektrode durch Einlegieren versehen wird, bei dem die geschlossene
Mantelzone durch Abtragen von Halbleitermaterial an einem die beiden Elektroden
umschließenden Oberflächenteil bis in den Kernteil ursprünglicher Dotierung des
Ausgangshalbleiterkörpers in zwei Teilzonen des gleichen Leitungstyps so aufgetrennt
wird, daß zwischen den Teilzonen der Kernteil des einen Leitungstyps an die Oberfläche
tritt.
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Bisher wurde bei einem solchen Herstellungsverfahren von Halbleiterstromtoren
das Auftrennen der eindiffundierten, zunächst einheitlichen Mantelzone des Halbleiterkörpers
unter Erzeugung einer bestimmten Oberflächenform in einem Graben an dem die Ausgangsdotierung
aufweisenden Restkernteil des Ausgangshalbleiterkörpers, zwischen den neu erzeugten
Rändern in der ursprünglichen Mantelzone, an denen die Grenzflächen zwischen der
von dem Keinteil gebildeten Zone des einen Leitungstyps und den dieser benachbart
liegenden Mantelzonenanteilen entgegengesetzten Leitungstyps an die Oberfläche des
Halbleiterkörpers treten, durch Ätzen vorgenommen.
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Das Ziel der Erfindung ist, einen solchen Herstellungsprozeß für die
Erreichung einer bestimmten Oberflächenform rationeller, insbesondere schneller
und gezielter, zu gestalten.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Abtragen
des Halbleitermaterials in der Mantelzone mittels eines Sandstrahls, Elektronenstrahls
oder lonenstrahls bis in den Kernteil hinein derart vorgenommen wird, daß zwischen
den entstehenden Rändern der pn-übergänge an der freigelegten Oberfläche des Kernteils
ein die Bildung eines leitenden Oberflächenkanals unwirksam machender Mindestabstand
entstellt und daß anschließend an den durch das Abtragen erzeugten Oberflächenteilen,
an denen die Ränder der pn-übergänge heraustreten, durch Ätzen die zerstörten bzw.
Gitterdefekte aufweisenden kristallinen Oberflächenteile abgetragen werden.
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Gegebenenfalls braucht dieser gegen die entsprechende Oberfläche des
Halbleiterkörpers gerichtete Strahl nicht lediglich aus Teilchen zu bestehen, welche
die Funktion der Abarbeitung des Halbleiterkörpers innehaben, sondern es kann gegebenenfalls
das körnige Material, dem die Funktion der Abarbeitung obliegt, gewissermaßen in
einem anderen Verdünnungsmittel enthalten sein. Hierdurch läßt sich offenbar die
Intensität der mechanischen Abarbeitung in einer * beliebigen erwünschten
Weise dosieren.
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An sich kann ein solcher Bearbeitungsstrahl rechtwinklig auf diejenige
Fläche auftreffen, unterhalb welcher der Graben bzw. das Abarbeiten des Halbleiterkörpers
erfolgen soll. Es kann sich jedoch ge-"ebenenfalls 01 als zweckmäßig erweisen, den
entspre chenden Bearbeitungsstrahl unter einem von 901 abweichenden, das
heißt z. B. einem spitzen Winkel, auf die Halbleiterkörperoberfläche auftreffen
zu lassen, so daß auf diese Weise gegenüber der 90'-Richtung eines solchen Strahles
nur eine entsprechende anteilige oder gesteigerte Kraftkomponente bzw. Kraftwirkung
bei der Abarbeitung an dem Halbleiterkörper zur Wirkung kommt.
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Dieses geneigte Auftreffen des Bearbeitungsstrahls auf die Halbleiterkörperoberfläche
kann auch noch unter dem Gesichtspunkt zweckmäßig sein, daß dadurch diejenigen Teilchen,
welche von dem Halbleiterkörper losgesdhlagen werden, eventuell gleichzeitig eine
solche kinetische Energie vermittelt erhalten, daß sie von der Stelle ihrer Abarbeitung
weggeschleudert werden, so daß dadurch gewissermaßen unmittelbar durch den Bearbeitungsstrahl
auch gleichzeitig ein Reinigungsvorgang der Oberfläche des
Halbleiterkörpers
von den Resten der spanabhebenden Formgebung erfolgt.
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Handelt es sich um die Einarbeitung ringförmiger Gräben, so kann es
sich als zweckmäßig erweisen, die Strahlrichtung des Bearbeitungstrahls so zu wählen,
daß sie an derjenigen zylindrischen Mantelzone, welche der einzuarbeitende Graben
umschließen würde, tangential wirkt.
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Es kann jedoch auch eine solche Richtung des Bearbeitungsstrahls gewählt
werden, daß eine Abarbeitung einer gewissen Ringzone an dem Mantelkörper stattfindet,
für welche z. B. nur der Innenrand eine festliegende einzuhaltende Größe ist, während
in der radialen Richtung z. B. nach außen eine beliebige, aus anderen Gründen geeignete
zweckmäßige Abarbeitung durchgeführt werden kann. Auf diese Weise läßt sich gleichzeitig
auch wieder der obenerwähnte Prozeß der selbsttätigen Entfernung des durch die Bearbeitung
an der Halbleiteroberfläche bei der spanabhebenden Formgebung angefallenen Halbleitermaterials
erreichen. Eine solche beliebige weitgehende Abarbeitung einer äußeren Ringzone
an einem solchen Halbleiterkörper, insbesondere auch bei einem solchen beispielsweisen
Aufbau eines Halbleiterstromtors, wie-er oben geschildert worden ist, kann z. B.
von Wichtigkeit unter dem Gesichtspunkt sein, daß die bei der bisherigen Fertigung
innerhalb des Grabens heraustretenden beiden pn-Übergänge an der Oberfläche des
Halbleiterkörpers eine möglichst große Entfernung voneinander haben. Es muß nämlich
an einem sol - chen Halbleiterkörper gegebenenfalls damit gerechnet werden,
insbesondere wenn die pn-übergänge an der Mantelfläche eines n-leitenden Grundkörpers
heraustreten, daß durch auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers vorhandene Oxydschichten
in der oberflächennahen Zone des Halbleiterkörpers positive Ladungen influenziert
werden und daher gegebenenfalls eine »Channelbildung«, d. h. die Bildung
eines leitenden Oberflächenkanals, stattfinden kann, die in unerwünschter Weise
zu einer überbrückung der beiden genannten pn-übergänge führen würde. Die Länge
dieses Channels ist dann bei Anwendung einer solchen Abarbeitung des Halbleiterkörpers,
daß die beiden aus dem Halbleiterkörper heraustretenden Ränder der pn-übergänge
möglichst weit voneinander entfernt sind, möglichst groß, so daß auf diese Weise
der nachteiligen Wirkung eines solchen Channels bereits weitgehend vorgebeugt werden
kann.
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Bisher ist für die jeweilige Abarbeitung des Halbleiterkörpers immer
nur von einem Bearbeitungsstrahl gesprochen Worden. Damit wäre also zunächst nur
eine Anordnung für die Zwecke der Erfindung als geeignet angegeben, bei welcher
aus einer einfachen Düse von z. B. rundem Querschnitt ein solcher Strahl eines zur
Bearbeitung benutzten Mittels, wie z. B. ein Sandstrahl von entsprechendem Verdünnungsgrad,
herausgeschickt wird. Die Erfindung ist aber auch in der Form weiterzubilden, daß
für die Einarbeitung des entsprechenden Grabens bzw. das Abarbeiten der entsprechenden
Zone gleichzeitig . mehrere solche Bearbeitungsstrahlen an dem Halbleiterkörper
zur Wirkung kommen. Diese können dann zweckmäßig bei einem relativen Umlauf der
Düsenanoidnung und des zu bearbeitenden Halbleiterkörpers in der,Umfangsrichtung
dieses Umlaufs mit entsprechenden . Abständen gegeneinander versetzt angeordnet
weiden. Um ringförmige Grabenzonen bzw. Mantelzonen ,in einem Halbleiterkörper abzuarbeiten,
können aber erfindungsgemäß auch bogen- bzw. ringförmige Düsen benutzt werden, die
in ihrem Aufbau dem senkrecht zur Achse der Zone gelegten Querschnitt cles abzuarbeitenden
Ringes bzw. der abzuarbeitenden Zone entsprechen. Auf diese Weise wird z. B. ein
solcher Graben unmittelbar an allen Stellen seines Umfangs gleichzeitig ab- bzw.
ausgearbeitet.
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Es braucht auch in diesem Falle nicht darauf verzichtet zu werden,
die Abarbeitungsteilchen des Strahls unter einem von 901 abweichenden Neigungswinkel
auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers auftreffen zu lassen, wenn an der Austrittsstelle
des Strahles aus der Düse entsprechende Lenkflächen in den Düsenkörpern vorgesehen
sind, die also eine solche Neigung haben, daß sie eine entsprechende Lenkwirkung
auf diejenigen Bearbeitungsstrahlen ausüben, welche aus der Düse heraus geliefert
werden. Damit der Bearbeitungsstrahl trotz der vorgesehenen Lenkflächen an der Austrittsstelle
der Düse einen einheitlich in sich geschlossenen Umfang aus Bearbeitungsteilchen
aufweist, können diese Lenkflächen so gestaltet sein, daß sie Strömungskörper geringen
Strömungswiderstands, also eines fallenden Tropfens haben, wobei die auslaufende
Spitze dieses Tropfens in diesem Falle der Austrittsöffnung aus der Düse zugewandt
liegt. Die Bearbeitungsteilchen werden dann ihren Weg um die Strömungskörper herum
nehmen und sich an der Spitze der Tropfenform wieder zu einem einheitlichen Ringsystern
zusammenschließen.
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In einer ringförmigen Düse kann gegebenenfalls auch ein bestimmter
Neigungswinkel für das Auftreffen der Teilchen auf den zu bearbeitenden Halbleiterkörper
dadurch erzwungen werden, daß der in den Düsenkörper bzw. einen Vorraum desselben
einlaufende Bearbeitungsteilchenstrom einen kreisförmigen Umlauf aufgezwungen erhält.
Wird nun gleichzeitig in diesem Druckraum eine z. B. senkrechte Komponente auf den
umlaufenden Teilchenstrahl ausgeübt, so wird sich' aus der Komponente des Umlaufs
des Strahls und dieser weiteren Druckkomponente eine re'sultierende Kraftwirkung
an den Strahlteilchen ergeben, die dazu führt, daß die Bearbeitungsteilchen unter
einem gewissen erwünschten Neigungswinkel auf die Halbleiteroberfläche auftreffeii.
Es ist zu erkennen, daß man durch die Steuerung der senkrechten Komponente, die
auf den umlaufünden Bearbeitungsmittelstrom wirkt, eine Änderung des Neigungswinkels
er-reichen kann, unter welchem die Bearbeitungsteilchen auf die Halbleiterkörperoberfläche
auftreffen.
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Durch eine solche Änderung der Neigung, unter welchem der Bearbeitungsteilchenstrahl
auf die Halbleiterkörperoberfläche auftrifft, wird offenbar die Komponente der kinetischen
Energie geändert, mit welcher die auftreffenden Teilchen für das Abarbeiten des
Halbleiterkörpers wirksam werden. Es kann daher auch zweckmäßig sein, einen Düsenkörper,
welcher örtlich einen Strahl an der gesamten Länge des einzuarbeitenden Kanals auf
die Oberfläche des Halbleiterkörpers schickt, in seiner Neigung einstellbar einzurichten.
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Eine solche Änderung der Energie, mit welcher ein Bearbeitungsteilchenstrahl
an dem Halbleiterkörper wirksam wird, kann schließlich auch dadurch erreicht werden,
daß der relative Umlaufsim des Töl:d-
chenstrahls und des
züi bearbeitenden Körpers verändert wird und innerhalb jedes Umlaufssinns die Geschwindigkeit,
mit welcher der relative Umlauf von Teilchenstrabl und Halbleiterkörper stattfindet.
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Zum Vermeiden der beim üblichen Ätzen von Halbleitermaterial an den
äußeren pn-übergangsgrenzen möglichen Niederschläge von in der Ätzflüssigkeit enthaltenen
Spuren von edlerem Charakter als das behandelte Halbleiterniaterial an dessen Oberfläche
unter eventueller Bildung von leitenden überbrückungen an dem pn-übergang und ferner
zur Vermeidung einer erneuten Verschmutzung der Oberfläche des Halbleiterbauelements
durch Berührung mit Luft während der auf den Ätzvorgang folgenden Weiterbehandlung
ist es bekannt, die letzte Oberflächenreinigung der bereits mit den Elektroden versehenen
Oberfläche des Halbleiterkörpers durch ein Ionenbombardement in Gestalt einer Glimmentladung
vorzunehmen, die an mindestens einer der Metallelektroden erzeugt wird, wobei dann
entweder unter Benutzung einer Fremdanode die Elektroden der dotierten Zonen in
elektrischer Parallelschaltung an den Minuspol der Spannungsquelle gelegt oder unter
Fortfall einer soldlien Anode die ii-Bereiche des Halbleiterkörpers an den positiven
Pol und der p-Bereich an den negativen Pol der Spannungsquelle für die Erzeugung
der Glimmentladung angeschlossen werden. Es handelt sich also dabei um einen reinen
Reinigungsprozeß des Oberflächenbereichs des pn-Übergangs.
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Es war die Lehre bekannt, die überflüssigen Teile eines Halbleiterkörpers
z. B. durch Beblasen mit Siliziumkarbidkörpern abzuschleifen. Hierbei wurde es jedoch
als unerwünscht angesehen, daß dabei an dem Halbreiterkörper zahlreiche Kristallfehler
entstehen, die eine hohe Oberflächenrekombination zur Folge haben.
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Mit dem Ziel, ein ebenso einfaches Verfahren wie dasjenige des Herstellungsverfahrens
von Legierungselektroden an Halbleiterkörpern, jedoch unter Erreichung von Eelektroden
mit elektrischen Eigenschaften gleich denjenigen von Diffusionselektroden zu schaffen,
wurde daher zum Herstellen von Halbleiteranordnungen mittels eines Ausgangshalbleiterkörpers
aus Gerinanium oder Silizium und mit wenigstens einern pn-übergang zunächst die
Leitungsart bzw. der Leitungstyp eines an der Oberfläche liegenden Teiles des Halbleiterkörpers
durch Eindiffundieren einer aktiven Verunreinigung umgewandelt, darauf diesem Teil
stellenweise oder mehrere Elektroden aufgeschmolzen und der Halbleiterkörper in
eine Ätzflüssigkeit getaucht, in der seine Oberflächenteile nunmehr an den nicht
mit Elektroden bedeckten Stellen bis auf mindestens eine solche Tiefe gelöst werden,
in der der pn-übergang liegt.
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Es wird also nach dem Anbringen der zur Bildung eines ohmschen Übergangs
mit einer entsprechenden Störstellensubstanz angereicherten Lotschicht bzw. Lotschichten
für die Befestigung der Anschlußdrähte am Halbleiterkörper auf den entsprechenden
Oberflächenteilen der durch Eindiffusion in den Halbleiterkörper mit entgegengesetztem
Leitungstyp zu demjenigen des Ausgangshalbleiterkörpers dotierten Mantelzone deren
gesamter Bereich bis in den Keinkörper hinein ausschließlich eines jeweiligen Anteils
durch Ätzung abgetragen, der unterhalb der Projektion des Lotkörpers auf dem Halbleiterkörper
liegt, und an welchem unterhalb des Lotkörpers an einer gegenüber dessen Umfang
zurückgezogenen Oberflächenzone der Rand des jeweiligen pn-übergangs heraustritt.
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Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von elektrisch unsymmetrisch
leitenden Systemen vom Kristalltyp, wie aus Germanium oder Silizium, wurde zum Freilegen
von Gebieten optimalen Störstellengehalts an den beim Erstarren des Halbleiterkörpers
zuletzt kristallisierten Stellen, wo der Prozentsatz der Verunreinigungen und auch
der Störstellen deswegen am höchsten angenommen wurde, weil die in der Schmelze
vorhandenen Verunreinigungen beim Kristalisieren in diejenigen Gebiete verdrängt
werden, die sich noch im flüssigen Zustand befinden, an Stelle einer bis dahin vorzugsweise
verwandten mechanischen Formveränderung, wie durch Schleifen, Sägen od. dgl., die
sich als stets mit einer Zufuhr weiterer unkontrollierbarer Verunreinigungen durch
die Behandlungsmittel erwies, so daß sie die Notwendigkeit einer Ätzung bedingte,
was wieder zu einer Anreicherung von Rückständen des Ätzmittels führte, der Kristall
im Vakuum mittels einer oder mehrerer Elektronenstrahlen aus mehreren oder einer
Quelle bei gleitender oder sprungweiser Regelbarkeit der Intensität des Elektronenstrahls
bei wesentlich vermindertem Druck abgedampft.
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Hierbei handelt es sich also um die Freilegung von Volumenteilen höheren
Störstellengehalts an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers.
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Es war bekannt, einen n-leitenden Germanium-Xörper, der später durch
Licht- oder Wärmestrahlungseinwirkung für seine Funktion als Fotoelement oder als
thermoelektrische Vorrichtung beeinflußt werden soll, mit einer Mehrzahl von Streifen
zu versehen und mit geladenen Atomkernen zu bombardieren bei einer solchen Dicke
des Körpers, die dünn genug ist, daß der Körper für die bombardierenden Teilchen
durchlässig ist, und Streifen von solchem Werkstoff, daß sie die geladenen Atomkerne
absorbieren, um auf diese Weise durch den senkrecht oder geneigt auf den Halbleiterkörper
treffenden Strahl den Körper an den entsprechenden Stellen in den p-leitenden
Typ umzuwandeln und dann die pn-Übergänge durch Strahlung absorbierende Schichten
abzuschirmen, wofür die nunmehr entweder entsprechend auf die pn-übergänge verschobenen
Streifen oder die zwar nunmehr an ihrer dem Halbleiterkörper abgewandten Oberfläche
von den Bombardementstrahlen senkrecht getroffenen Streifen aus dem genannten absorbierenden
Material, unterhalb deren an der Halbleiterkörperoberfläche anliegenden Fläche die
einzelnen pn-Grenzflächenübergänge geneigt, von deren einer Kante ausgehend, zur
gegenüberliegenden Oberfläche verlaufen, dienen können.
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Es handelt sich dabei also um ein Umdotierungsverfahren.
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Zum Herstellen eines Legierungstransistors mit dünnem Basisbereich
zwischen den beiden benachbarten, entgegengesetzt zu dotierenden Bereichen,
je-
doch relativ niedrigem Basiswiderstand und mechanisch robustem äußerem,
jenen zentralen Bereich umgebendem äußerem Bereich war es bekannt, einen Rohling
bzw. Ausgangshalbleiterkörper für das Einlegieren der Dotierungssubstanzen vorzubereiten,
indem an dem Halbleiterkörper von dessen einer Oberfläche aus an der zentralen Mittelzone
eine entsprechende Aussparung bis zu einer Tiefe entsprechend der gewünschten Entfernung
von der gegenüberliegenden
Oberfläche des Halbleiterkörpers mittels
eines Sandstrahlprozesses_ herausgearbeitet wurde unter Benutzung einer Düse aus
relativ hartem Material, wie Wolframkarbid, durch welche hindurch feinverteiltes
Aluminiumoxyd in einer umlaufenden, die Halbleiterplatte in einer Halterung tragenden
Kammer gegen die bis auf den zu bearbeitenden Oberflächenteil durch eine Blende
maskierte Oberfläche dieser Halbleiterplatte geschickt wird, wonach die mechanisch
mittels eines Sandstrahls bearbeitete Halbleiterplatte an diesem Oberflächenteil
noch mittels Ätzung zur Beseitgung der Oberflächenschäden der Kristallgitterstruktur
und Abarbeiten auf die endgültige Dicke an den vorgesehenen Legierungszonen oberflächenbehandelt
werden kann.
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Nach diesem Verfahren wurde also mittels eines Sandstrahlprozesses
ein Halbleiterkörper formenmäßig vorbereitet für seine Eignung als ein Ausgangshalbleiterkörper,
der durch Einlegierung mit seinen entsprechenden dotierten Bereichen von vorbestimmtein
Abstand der zu erzeugenden Legierungsbereichfronten versehen werden soll.
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Bei einer Halbleiterplatte mit zwei einander über die Dicke der Platte
an deren zentral gegenüberliegenden Elektroden, an welcher am Boden von für die
Verringerung der Dicke des zentralen Teiles von beiden Oberflächen aus eingearbeitete
Aussparungen vorgesehen wären, und mit einem durch Anlöten an einer Randzonenstelle
angebrachten Basiskontakt war es für die Reinigung der Oberfläche der Randstellen
der erstgenannten Elektroden bekannt, gegen diese Randstellen durch je einen
Kanal einer Hilfsvorrichtung hindurch einen Strahl einer chemischen Flüssigkeit
unter spitzem Winkel zu schicken und ferner gegen den Oberflächenteil des Halbleiterkörpers
zwischen diesen chemischen Behandlungszonen und der Lötstelle für den Basisanschlußkontakt
einen ebenfalls schräg auf die Halbleiterplatte auftreffenden Luftstrom zu schicken,
so daß die genannte Lötstelle und der Kontakt gegen die Einwirkung der chemischen
Behandlungsflüssigkeit geschützt liegen, und den Flüssigkeitsstrahl einschließlich
der von ihm mitgenommenen Verunreinigungender genannten Halbleiterkörperoberfläche
sowie den Luftstrom in einem Abführungskanal zu sammeln.
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Hierbei handelt es sich nur um einen Reinigungsprozeß der Oberflächenstellen
des Halbleiterkörpers, an denen der pn-übergang heraustritt.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand ebniger Ausführungsbeispiele
wird nunmehr auf die #igurender Zeichnung-Bezug genommen.
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In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Tisch, der mit seiner
Welle 2 in einem Lager 3 drehbar gelagert ist und von dem Motor 4 über einen
Seitantrieb 5 in Umlauf gesetzt wird. In die Aussparung 6 des Tisches
1 ist die zu behandelnde Halbleiteranordnung 7 eingesetzt, in welche
ein Ringgraben gemäß der eingetragenen gestrichelten Linien 8 einzuarbeiten
ist. Für diesen Zweck ist oberhalb der Halbleiteranordnung eine Düse 9 angeordnet,
-durch welche hindurch ein Sandstrahl gegen den entsprechenden Oberflächenteil des
Halbleiterkörpers 7 geschickt wird, so daß auf diese Weise ein Ausarbeiten
des Ringgrabens 8 stattfindet. Der durch die Düse 9 hindurchgeschickte
Strahl, z. B. aus Sand bzw. Quarzsand oder/und aus Aluminiumdioxyd, wird mit einer
vorbestimmten Körnung von z. B. etwa 30 bis 100 #L, vorzugsweise
60
bis 70 #t gewählt, um auf diese Weise das Einarbeiten des Grabens
mit einer solchen kräftemäßigen Dosierung vorzunehmen, daß die übrige Halbleiteranordnung
bei dieser spanabhebenden Formgebung nicht zu Schaden kommen kann.
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Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung angegeben ist, können
die Teilchen, die durch die Düse hindurchgeschickt werden, gegebenenfalls sich in
einer entsprechenden Verdünnung durch ein anderes körniges oder pulveriges Mittel
oder durch flüssiges Mittel befinden. Als festes Verdünnungsmittel käme z. B. bei
Quarzsand Aluminiumtrioxyd in Frage. Die Anordnung kann auch derart getroffen werden,
daß das anfallende, von dem Halbleiterkörper 8 abgearbeitete Material unmit
el ar von der Bearbeitungsstelle durch eine geeignete Saugpumpe abge#saugt wird.
Auf diese Weise wird gewährleistet, daß eine gleichmäßige Abarbeitung der Oberfläche
und Einarbeitung z. B. eines Ringgrabens stattfindet und diese nicht; dadurch unregelmäßig
wird, daß bereits abgearbeitete Teile sich im Wege der neu gegen die Halbleiteroberflädlie
geschickten befinden.
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F i g. 2 veranschaulicht in einer teilweisen schematischen
Darstellung, wie die Düse und damit der durch sie hindurchgeschickte Bearbeitungsstrahl
nicht senkrecht auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers 7
für die Einarbeitung
eines Ringgrabens 8 trifft, sondein unter einer gewissen Neigung, die durch
den eingetragenen Winkel a bestimmt ist, den die Strahlrichtung bzw. Düsenachse
mit der Halbleiteroberfläche der kreissdheibenförmigen Halbleiterscheibe
7
bildet.
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Wie F i g. 3 zeigt, wird der Strahl, der durch die Düse
9 hindurchgeschickt wird, zweckmäßig derart gerichtet, daß die Düsenstrahlrichtung
die Mantelfläche, auf welcher der Ringgraben 8 liegen würde, tangiert.
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F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel dafür, wie während der
Einarbeitung des Ringgrabens 8 in die Halbleiterscheibe 1 der Düsenkörper
9 gegenüber der ZyJindermantelfläche, welche durch die Mitte des Grabens
8 'hindurchlaufen würde, um den Winkel a bezw. oc' gegenüber dieser Mantelfläche
geschwenkt werden kann.
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In F i a. 5 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wonach
in die Oberfläche des Halbleiterkörpers 7
nicht nur ein Graben eingearbeitet
wird, sondern die Abtragung einer ganzen Zone erfolgt, wie sie in ihrer Längenausdehnung
durch die Maßstrecke 10 angedeutet ist. An dem Halbleiterkörper
7 ist in diesem Falle auch veranschaulicht, wie er zwei Schichten 7a und
7 b des einen elektrischen Leitungstyps und eine Sdhicht 7 c des anderen
elektrischen Leitungstyps aufweist, so daß an den Stellen 7 d und
7 e pn-Übergänge an die Oberfläche des Halbleiterkörpers heraustreten. Durch
die Abarbeitung der Zone gemäß der Form, die durch die Maßstrecke 10 bestimmt
ist, von dem ursprünglich scheibenförmigen Halbleiterkörper ist zwischen den Rändern
7 a und 7 b der pnübergänge, welche an die Oberfläche des Halbleiterkörpers
heraustreten, ein relativ großer Abstand geschaffen worden.
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F i g. 6 verauschaulicht ein Ausführungsbeispiel, wenn nicht
ein Düsenkörper benutzt wird, der lediglich einen Strahl gegen eine kleine Strecke
des gesamten einzuarbeitenden Grabens bzw. der gesamten abzuarbe itenden Zone schickt,
sondern wenn ein solcher einzuarbeitender Ringgraben gleichzeitig an allen Stellen
dadurch ab- bzw. eingearbeitet wird, daß
ein eine Ringdüse bildender
Körper 11 benutzt wird, dessen Austrittskanal 11 a dann oberhalb des
in den Halbleiterkörper 7 einzuarbeitenden Grabens 8 angeordnet wird.
An dem Düsenkörper 11 ist auch gleichzeitig veranschaulicht, daß in diesem
nahe der Austrittsöffnung der Düse jeweils Lenkwände 12 vorgesehen sind, wie es
in vergrößertem Maßstab nochmals in den einander entsprechenden Rissen nach den
F i g. 7 und 8 wiedergegeben ist. Diese Ablenkkörper 12 haben in diesem
Falle zweckmäßig, wie es F i g. 7
veranschaulicht, eine Form strömungstechnisch
geringen Widerstands, d. h. entsprechend derjenigen eines fallenden Flüssigkeitstropfens,
so daß sie also in Richtung auf die Austrittsdüse 11 a in eine Spitze
auslaufen. Hierdurch kann damit gerechnet werden, daß die die Bearbeitungsteilchen
tragende Strömung an diesen Körpern 12 einer laminaren Strömung folgt, die sich
also dicht an die Außenfläche der Körper 12 anschmiegt, so daß also trotz des Vorhandenseins
dieser Wände 12 an der Austrittsöffnung 11 a ein einheitlicher Drucknüttelstrom
wieder vorhanden ist.
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F i g. 9 und 10 veranschaulichen in einander entsprechenden
Rissen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem in den Halbleiterkörper 7 wieder
eine grabenförnüge Zone 8 eingearbeitet werden soll, wobei in diesem Fall
nunmehr ein Düsenkörper 13 benutzt ist. Dieser hat wieder eine Düsenaustrittsöffnung
13 a. Der Bearbeitungsteilchenstrom wird durch die Zuleitung 14 in
einen Druckraum 15 tangential eingeleitet, so daß er also eine kinetische
Energie für seinen Umlauf in diesem Ringraum 15 besitzt. In diesen Druckraum
15 wird jedoch gleichzeitig durch Leitungen 16 hindurch eine vertikale
Strömung hineingeleitet, so daß der in 15 umlaufende Strom auf diese Weise
eine vertikale Komponente erhält und somit aus der ringförmigen Düsenöffnung
13 a die Teilchen mit einer gewissen von 900 abweichenden Neigung
gegen die Oberfläche des Halbleiterkörpers 7
an den zu bearbeitenden Stellen
geschickt werden.
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Aus dieser Einarbeitung eines Grabens in einen Halbleiterkörper bzw.
einer Abarbeitung einer Oberflächenzone an dem Halbleiterkörper mittels eines mechanisch
einwirkenden Strahles kann unmittelbar noch ein weitergehender Nutzen gezogen werden,
und zwar für die Reinigung des Halbleiterkörpers von unerwünschte Störstellen bildenden
Verunreinigüngsstoffen, welche beim betriebsmäßigen Einsatz der Halbleiteranordnung
in dieser dadurch nachteilig wirken können, daß sie Rekombinationszentren bilden,
durch welche die Lebensdauer der Ladungsträger im Halbleiterkörper herabgesetzt
wird. Solche Verunreinigungen sind z. B. Kupferatome und Eisenatome.
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Es liegt bereits die Erkenntnis und der Vorschlag vor, die Oberfläche
eines Halbleiterkörpers mittels eines Sandstrahls oder in ähnlicher Weise zu behandeln,
so daß an bzw. nahe der Oberfläche des Halbleiterkörpers Störungen bzw. Defekte
oder Versetzungen in der Kristallgitterstruktur hervorgerufen werden und diese Störungen
als Anlagerungsplätze für solche Atome von unerwünschten Stoffen, von denen der
Halbleiterkörper gereinigt werden soll, benutzt werden, wenn diese Atome durch eine
besondere Behandlung des Halbleiterkörpers in jenen gestörten Bereich des Halbleiterkörpervolumens,
also an dessen Oberfläche, geführt werden. Das läßt sich z. B. leicht z. D. durch
eine entsprechende Temperaturbehandlung bei etwa 5001 C eines solchen Halbleiterkörpers
erreichen, so daß die Verunreinigungen gewissermaßen durch einen Getterungsprozeß
an die Oberfläche des Halbleiterkörpers geführt und dort gebunden werden.
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Ist daher im Sinne der vorliegenden Erfindung in den Halbleiterkörper
ein Graben eingearbeitet oder eine Zone seines Volumens von der Oberfläche aus abgearbeitet
worden, so wird eine entsprechende Oberfläche an dem restlichen Halbleiterkörper
vorhanden sein, welche eine solche entsprechend gestörte Kristallgitterstruktur
ausweist. Nunmehr wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für die Durchführung
eines Getterungsprozesses zur Entfernung unerwünschter Störstellen aus dem Volumeninneren
des Halbleiterkörpers, wie z. B. solcher vom Charakter des Kupfers oder Eisens,
ein thermischer Behandlungsprozeß durchgeführt und nach diesem vorzugsweise die
mechanisch bearbeitete Oberflächenschicht bis zu einem solchen Betrag durch Ätzen
oder mittels Masseteilchen sehr kleinen Volumens, z. B. aus Alunüniumoxyd oder/und
Borax, mit einer Komg ' röße von etwa 5 bis 70 R abgetragen,
daß nunmehr die mit Störstellen angereicherte Oberflächenschicht von weitgehend
zerstörter bzw. Gitterdefekte aufweisender kristalliner Struktur entfernt wird und
alsdann eine relativ glatte bzw. nur noch eine unbeachtliche Rauhtiefe aufweisende
Halbleiterkörperoberfläche geschaffen ist.
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Die vorliegende Erfindung ist in ihrer Anwendung insbesondere bei
Halbleiteranordnungen auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus oder nach Art von
Germanium oder Silizium oder einer intermetallischen Verbindung gedacht, und zwar
sowohl dann, wenn die Erzeugung der Zonen bestimmten elektrischen Leitungstyps oder
bestimmter Störstellenkonzentration durch eine Dotierung des Halbleiterkörpers mittels
einer Einlegierung oder Eindiffusion der entsprechenden Dotierungsstoffe, gegebenenfalls
in Verbindung mit geeigneten Trägerstoffen, vorgenommen wird.