DE1250008B

DE1250008B -

Info

Publication number: DE1250008B
Application number: DES73616A
Authority: DE
Priority date: 1961-04-22
Publication date: 1967-09-14
Also published as: FR1319965A; GB985450A; BE616591A; NL276919A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1 250 008

Aktenzeichen: S 73616 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. April 1961

Auslegetag: 14. September 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit einer pn-Übergangsfläche im Halbleiterkörper, das die betriebsmäßige Arbeitsweise solcher Halbleiterbauelemente verbessert. .

Das Halbleiterbauelement kann dabei einen Halbleiterkörper aus oder nach Art von Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung, wie einer A_1UB_V-Verbindung, enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Halbleiterbauelement an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, an welcher die benachbart der Grenzfläche zwischen der η-Zone und p-Zone an einem pn-übergang gebildeten Raumladungszonen mit ihrer gemeinsamen Randfläche heraustreten, die wirksame Feldstärke auf einen möglichst geringen Wert herabzusetzen. Der Wert dieser Feldstärke würde offenbar dann am größten sein, wenn die genannte Randfläche der an die Oberfläche des Halbleiterkörpers heraustretenden Raumladungszonen senkrecht zu den Endflächen des Halbleiterkörpers liegen würde.

Die Erfindung folgt daher der Überlegung, daß also eine von einer sich senkrecht zu den Endflächen des Halbleiterkörpers erstreckenden Mantelzone bzw. Oberfläche abweichende Form einer solchen eine Herabsetzung der Feldstärke erreichen lassen wird.

Die Erfindung, die die genannte Aufgabe löst, besteht darin, die ebene pn-Übergangsfläche im Halbleiterkörper parallel zu dessen mit Elektroden versehenen Oberflächen erzeugt wird, daß in mindestens einer der beiden entgegengesetzt dotierten Zonen die Störstellenkonzentration von der pn-Übergangsfläche aus zur kontaktierten Oberfläche dieser Zone ansteigend bemessen wird und daß die nicht kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers, an der der Rand der pn-Übergangsfläche und die zugehörige Raumladungszone heraustreten, derart bearbeitet wird, daß sie nicht senkrecht zu den kontaktierten Oberflächen des Halbleiterkörpers liegt und zu einer Verlängerung der Randlinie der Raumladungszone sowie damit zur Herabsetzung der Feldstärke an der Oberfläche dieser Zone führt.

Ein solcher Anstieg der Störstellenkonzentration in Richtung von der Grenzfläche zwischen der n- und der p-Zone weg kann dadurch erreicht werden, daß die Dotierung des Halbleiterkörpers in diesen Bereichen jeweils durch Diffusion von der entsprechenden Oberfläche des Halbleiterkörpers aus eingebracht wird.

Zum Beispiel zur Herstellung einer Diode kann bei Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung der

Verfahren zum Herstellen eines
Halbleiterbauelements mit einer
pn-Übergarigsfläche im Halbleiterkörper

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Gerhard Bachmann,
Dr. rer. nat. Ottomar Jäntsch,
Eduard Krüger, München

pn-übergang im Halbleiterkörper dadurch erzeugt werden, daß von einander gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers aus je eine Störstellensubstanz eindiffundiert wird, wobei sich diese Störstellensubstanzen in ihrem Leitungstyp unterscheiden, also die eine Störstellensubstanz Donatoren und die andere Akzeptoren liefert.

Bei Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung kann ferner für die Erzeugung des pn-Übergangs von der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers aus eine Störstellensubstanz einlegiert und von der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers aus Störstellensubstanz eindiffundiert werden. Im letzteren Fall wird dann eine Anordnung erhalten, bei welcher im Halbleiterkörper in Richtung von der Grenzfläche zwischen den beiden entgegengesetzt dotierten Bereichen aus die Störstellenkonzentration praktisch nur in einem dieser Bereiche ansteigt. Die entsprechende Halbleiterkörperoberfläche kann daher, von außen betrachtet, zwischen den Endflächen des Halbleiterkörpers durch einen Linienzug konvexer oder/und konkaver Form oder auch durch einander schneidende Geraden gebildet werden. Bei Aneinanderreihung eines konkaven und eines konvexen Kurventeiles liegt das eine Ende dieses Linienzugs in der Endfläche des Halbleiterkörpers mehr nach der Mitte, das andere Ende in der anderen Endfläche des Halbleiterkörpers weiter entfernt von der Mitte des Halbleiterkörpers. Die bearbeitete Oberfläche des Halbleiterkörpers begrenzt dann in der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Fläche kleinerer Ausdehnung, in der anderen Endfläche des Halbleiterkörpers eine Fläche größerer Ausdehnung. Die Aneinanderreihung eines solchen konkaven und eines

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konvexen Kurventeiles oder zweier konkaver und zweier konvexer Kurventeile kann aber auch derart erfolgen, daß sie einander an der Grenzfläche des p- und η-Bereiches im Halbleiterkörper schneiden und entweder eine hervorspringende oder eine einspringende Ecke in der Querschnittsform im Halbleiterkörper bilden.

Sinngemäß können auch zwei Geraden, die einander schneiden und von denen jede in der an die Oberfläche des Halbleiterkörpers heraustretende Fläche je eines der dotierten Bereiche liegt, derart schneiden, daß sie eine hervorspringende oder eine einspringende Ecke im Querschnitt des Halbleiterkörpers bilden.

Wird eine Anordnung benutzt, bei welcher die die kürzeste Verbindungslinie bildenden Kurventeile bzw. anteiligen Geraden in der Randfläche des pn-Ubergangs eine hervorspringende Ecke bestimmen, so wird also eine Anordnung erreicht, bei welcher die Grenzfläche zwischen dem n- und dem p-Bereich größer ist als die Endflächen der dotierten Bereiche und somit an jener Grenzfläche eine geringere spezifische elektrische Belastung stattfindet.

Wird eine Mantelflächenform mit einspringender Ecke der kürzesten Verbindungslinie benutzt, so wachsen die eine Wärmeabfuhr begünstigenden Volumenteile in Richtung auf die Endflächen des Halbleiterkörpers an.

In jedem Fall, demjenigen der einspringenden Ecke und demjenigen der hervorspringenden Ecke im Linienzug der kürzesten Verbindungslinie zwischen den Endflächen, ist die am Halbleiterelement senkrecht zu seiner Achsenrichtung bedingte Ausdehnung geringer, als wenn die Kurventeile derart aneinandergereiht werden, daß sie an der einen Endfläche des Halbleiterkörpers in einer kleineren Entfernung und an der anderen Endfläche des Körpers in ihrer größeren Entfernung von den auf der gleichen Achse des Halbleiterkörpers liegenden Mitten der Endflächen dieses Körpers enden.

Die Erzeugung der Oberflächenform an derjenigen Fläche des Halbleiterkörpers, an welcher der pn-übergang heraustritt, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung in verschiedenartiger Weise erfolgen. So kann für die Erzeugung dieser Oberflächenform ein reiner Ätzprozeß benutzt werden. Dieser Ätzprozeß kann entweder rein chemischen Charakters oder ein solcher elektrochemischen Charakters sein. Diese Abätzung des entsprechenden Halbleiterkörperteiles kann dabei erfolgen, indem die entsprechenden Stellen des zu ätzenden Halbleiterkörpers mit einem Ätzmittelstrahl beschickt werden. Wird die Zeitdauer, während welcher der Ätzmittelstrahl auf die einzelnen Oberflächenstellen des Halbleiterkörpers einwirkt, entsprechend dosiert, so gelingt es auf diese Weise, eine bestimmte erwünschte Oberflächenform an der Fläche zu erreichen, welche den pn-übergang am Halbleiterkörper schneidet.

Es kann jedoch auch aus Gründen einer schnellen Erzeugung der Oberfläche zweckmäßig erscheinen, statt eines rein chemischen Prozesses auch gleichzeitig einen entsprechenden mechanischen Behandlungsprozeß zu benutzen. Ein solcher mechanischer Behandlungsprozeß kann z. B. in einem Schleif- bzw. Läppprozeß bestehen. Da aber jeder Schleifprozeß gewöhnlich in der oberflächennahen Zone gewisse Störungen in der Kristalldtterstruktur des einkristallinen Körpers hervorrufen kann, die dann zur Herabsetzung der Güte der Arbeitsweise des Halbleiterbauelements führen können, kann es sich als zweckmäßig erweisen, an diese mechanische Behandlung wieder eine Ätzbehandlung des Halbleiterkörpers an der genannten Oberflächenzone anzureihen, um auf diese Weise die in ihrer Kristallgitterstruktur gestörten oberflächennahen Zonen des Halbleiterkörpers zu entfernen. Dieser Prozeß kann wieder entweder ein

ίο rein chemischer oder auch ein elektrolytischer Ätzprozeß sein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, in welchen ein zur Veranschaulichung der Erfindung gewählter vergrößerter Maßstab benutzt ist.

In diesen Figuren ist jeweils ein Teilausschnitt 1 eines an sich scheiben- bzw. plattenförmigen Halbleiterkörpers gezeigt, in welchen durch Eindiffusion von Dotierungssubstanzen von den beiden Oberflächen 2 bzw. 3 in dem Halbleiterkörper ein pn-Ubergang 4 erzeugt worden ist. Wegen der Eigenart des Vorgangs der Eindiffusion von Dotierungssubstanzen weist die Störstellenkonzentration einen von dem pn-übergang nach der Oberfläche zu anwachsenden Betrag auf. Es wird sich also, wenn angenommen wird, daß der Halbleiterkörper durch die Eindiffusion der Dotierungssubstanz von der Oberfläche 2 her η-dotiert worden ist und der Halbleiterkörper durch Eindiffusion einer entsprechenden anderen Substanz von der Oberfläche 3 her p-leitend dotiert worden ist, ein Halbleiterkörper ergeben, der jeweils in den beiden Zonen von p- bzw. n-Leitungscharakter benachbart dem pn-übergang 4 eine schwächere Störstellenkonzentration aufweist, die nach der Oberfläche des Halbleiterkörpers zu anwächst. An den Oberflächen 2 und 3 des Halbleiterkörpers sind in der Zeichnung noch zwei Anschlußelektroden S und 6 wiedergegeben. Wird an diese Elektroden eine elektrische Spannung in Sperrichtung des pn-Übergangs angelegt, so wird sich im Halbleiterkörper beispielsweise eine Raumladungszone ergeben, wie sie durch die beiden gestrichelten Linien 7 bzw. 8 als Grenzflächen angedeutet ist.

Wichtig ist nun die Feldstärke, die sich an derjenigen Stelle, wo diese Raumladungszone an die Oberfläche des Halbleiterkörpers heraustritt und die in der Figur beispielsweise mit 9 bezeichnet ist, durch die an die Elektroden 5 bzw. 6 angelegte Spannung ergibt.

Bei der bisher beschriebenen Form des Halbleiterkörpers, bei der die Oberfläche 10 mit der Fläche des pn-Übergangs 4 einen rechten Flächenwinkel bildet, ist die Feldstärke bestimmt durch den Abstand der beiden Grenzflächen, die durch die gestrichelten Linien 7 und 8 bestimmt sind. Wird nun jedoch die Randfläche des Halbleiterkörpers derart geformt, daß sie der Geraden 11 als Erzeugenden der Mantelfläche des Halbleiterkörpers folgt, indem die von 10, 11 und 2 begrenzte Volumenzone des Halbleiterkörpers entfernt wird, so ist zu erkennen, daß nunmehr für die Feldstärke an der neuen Oberfläche, an der die Raumladungszone aus dem Halbleiterkörper heraustritt, nicht mehr der Abstand der beiden Linien 7 und 8 bestimmend ist, sondern vielmehr die Strecke 12 auf der Geraden 11 zwischen ihren Schnittpunkten mit den beiden gestrichelten Linien 7 bzw. 8. Diese Strecke ist nämlich Hypotenuse in dem rechtwinkeligen Dreieck, welches im übrigen aus der

Strecke 12, der durch den unteren linken Endpunkt der Strecke 12 gelegten Senkrechten zur Linie 7 als der einen Kathete und der Strecke auf 8 zwischen dem Schnittpunkt der genannten Senkrechten mit der Linie 8 und dem rechten oberen Endpunkt von 12 als der zweiten Kathete gebildet wird. Für das Verfahren nach der Erfindung ist nun der Winkel wichtig, den die Strecke 12 bzw. die neue Mantelfläche des Halbleiterkörpers mit dem pn-übergang 4 bildet. Wie bereits aus der Darstellung zu erkennen ist, weist dieser Winkel eine wesentliche Abweichung gegenüber dem rechten Winkel auf, den die Mantelfläche 10 mit dem pn-übergang 4 gebildet hatte.

Aus der Darstellung ist zu erkennen, daß die Strecke 12 als Hypotenuse eine wesentlich größere Länge als die ursprünglich für die Feldstärke in der Raumladungszone an der Oberfläche des Halbleiterkörpers maßgebliche Kathete 9 aufweist, so daß es also auf diese Weise gelingt, die an dem Oberflächenteil der Raumladungszone des Halbleiterkörpers wirksame Feldstärke auf einen wesentlich geringeren Betrag herabzusetzen.

Es können jedoch auch andere Formen für die Oberflächenzone benutzt werden, mit welcher die Raumladungszone an der Oberfläche des Halbleiterkörpers erscheint, als nach der Fig. 1.

In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2, in welcher ebenso wie in den weiteren Figuren der Zeichnung für die bereits in der F i g. 1 gezeichneten Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind, ist die Oberflächenform des Halbleiterkörpers insofern abweichend von derjenigen nach der F i g. 1 gewählt worden, indem ihr eine konvexe Form gemäß der Erzeugenden 13 gegeben worden ist.

Nach dem weiteren Ausführungsbeispiel der F i g. 3 folgt die neue Oberflächenform einer Erzeugenden von konkaver Form 14.

Nach der F i g. 4 hat die Erzeugende die Form einer Kurve, welche in der einen Hälfte des Halbleiterkörpers bzw. dotierten Zone des einen elektrischen Leitungstyps eine nach außen konvexe Form

15 a und in der anderen Hälfte des Halbleiterkörpers bzw. dotierten Zone des anderen elektrischen Leitungstyps, bezogen auf den pn-übergang, eine konkave Form 15 b hat.

In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 5 ist die Oberflächenform bestimmt durch zwei Geraden

16 und 17 als Erzeugende, die einander auf dem pn-übergang schneiden.

Nach der Abwandlung gemäß der F i g. 6 sind statt dieser Geraden 16 bzw. 17 wieder zwei nach außen konkave Kurvenbögen 18 bzw. 19 benutzt worden.

Nach der F i g. 7 sind die äußeren Begrenzungsflächen durch zwei Erzeugende 10 bzw. 21 bestimmt, die eine konvexe Form besitzen.

Zur näheren schematischen Veranschaulichung einer beispielsweise dargestellten Vorrichtung zum Abätzen des jeweiligen Volumenteiles an dem Halbleiterkörper, der zur Erzeugung der gewünschten Oberflächenform von den zylindrischen bzw. ,primatischen Halbleiterkörpern entfernt werden muß, wird auf die F i g. 8 der Zeichnung Bezug genommen. In dieser bezeichnet 22 eine durch Eindiffusion mit pn-übergang hergestellte Halbleiteranordnung, die auf einem nicht besonders angedeuteten Drehtisch angeordnet ist, so daß sie bei dessen Antrieb gemäß der Pfeilrichtung in Umlauf gesetzt werden kann. Es wird zunächst angenommen, daß der Halbleiterkörper die Form eines Zylinders hat, bei welchem an dessen Mantelfläche der pn-übergang und damit auch in sinngemäßer Weise die beim Anlegen einer Spannung an die Halbleiteranordnung diesem benachbart entstehende Raumladungszone heraustritt. Es wird nunmehr mittels der Düse 23, die über eine Leitung 24 mit einem Absperrglied 25 mit Ätzmittellösung gespeist wird, ein Ätzstrahl gegen die Oberfläche des abzuätzenden Volumens des Halbleiter-ίο körpers 22 gerichtet. Die Richtung des aus der Düse 23 austretenden Ätzmittelstrahls und damit die Auftreffstelle des Ätzmittelstrahls auf den Halbleiterkörper 22 wird nun zeitabhängig entsprechend dem abzuätzenden Halbleiterkörperteil verändert, indem die Düse 23 in ihrer Lage über eine Nockenscheibe 26 zeitabhängig verlagert wird. Die Leitung mit der Düse 23 ist zu diesem Zweck mit der Nockenscheibe 26 kraftschlüssig über eine Zugfeder 27 verbunden, die mit ihrem einen Ende an der Düsenleitung 23 angreift und mit ihrem anderen Ende ortsfest eingespannt bzw. eingehangen ist.

Es war für die Herstellung mikrolegiert diffundierter Transistoren von pnp-Typ bekannt, in einem hochohmigen η-Germanium als Ausgangsmaterial eine inhomogene dotierte Schicht durch Eindiffundieren von Arsen oder Phosphoratomen zu erzeugen, wobei die von der Zeit, der Temperatur und der Oberflächenstörstellenkonzentration abhängige Eindringtiefe zwischen etwa 1 und 5 μ lag und wobei während des Diffusionsvorgangs die Oberflächenstörstellenkonzentration so verändert wurde, daß eine exponentiell dotierte η-Schicht entstand. An diesem Halbleiterkörper wurde eine dünne Basisschicht durch elektrolytisches Abtragen von Halbleitermaterial von einer Oberfläche aus zur Bildung eines entsprechenden Grabens mit bestimmter Entfernung seines Bodens von der gegenüberliegenden planen Oberfläche des Halbleiterkörpers hergestellt und an den einander gegenüberliegenden Oberflächen von Graben und planer Fläche des Halbleiterkörpers dann die Emitterelektrode halblinsenförmig und die Kollektorelektrode linsenförmig durch elektrisches Aufplattieren und anschließendes Einlegieren angebracht und diese Elektroden mit Anschlußdrähten versehen.

Für das Herstellen eines legiert diffundierten Mesatransistors ist es bekannt, die den Emitteranschluß und den Basisanschluß bildenden, hauptsächlich aus Wismut bestehenden Pillen, von denen die Emitterpille als Denatoren bzw. Akzeptoren zusätzlich Arsen und Aluminium und die Basispille nur Arsen enthält, in das den Kollektor bildende Grundmaterial einzulegieren. Bei einer bestimmten Temperatur erreicht die Legierung dabei ihren Gleichgewichtszustand und dringt nicht weiter ein. Bei einer Aufrechterhaltung einer Temperaturkonstanz über einen langen Zeitraum diffundiert Arsen aus der flüssigen Phase ihres Grundmaterials, und es entsteht die inhomogen dotierte Basisschicht, wobei die außerhalb der Benetzungsfläche liegende Oberfläche ebenfalls n-leitend wird, da das Arsen zum Teil aus den Pillen verdampft und eine zusätzliche Arsenquelle eine arsenhaltige Atmosphäre bildet. Beim Abkühlen kristallisiert die flüssige Zone unter der Emitterpille wegen des gelösten Aluminiums als niederohmiges p-Material, und diese niederohmige Schicht bildet das Emitterbahngebiet. Alsdann wird die Mesastruktur geätzt unter Abdecken der Oberflächen zwischen der Emitter- und der Basispille zur Erhaltung einer

Brücke aus η-Material zwischen dem aktiven Basisraum und dem Basisanschluß.

Dieses Verfahren hat zum Ziel, die Basis-Kollektor-Kontaktfläche wegen der Kollektor-Sperrschicht-Kapazität möglichst klein zu gestalten.

Für die Herstellung einer Schaltdiode vom pnp-Schichtenaufbau, z.B. an einem Silizium-Halbleiterbauelement, war es bekannt, drei aufeinanderfolgende Zonen eines npn-Schichtensystems durch gleichzeitige Eindiffusion einer Donatoren- und einer Akzeptorensubstanz zu erzeugen, so daß eine Störstellenverteilungskonzentration in der Tiefenrichtung zunächst einen Kurventeil abfallender Konzentration von Störstellen über der Entfernung von der Oberfläche besitzt, dann anschließend einen grabenartigen Kurventeil von p-Störstellenkonzentration und anschließend wieder einen ansteigenden nach unten konkaven Kurventeil von n-Störstellenkonzentration besitzt.

Alsdann wurde auf die obere Fläche des Halbleiterkörpers an einer Mehrzahl von Stellen für je eine zu erzeugende Diode ein Fleck bzw. dünner Körper aus Aluminium von etwa 0,5 mm Durchmesser in zwei Abschnitten niedergeschlagen. Es wurde hierfür zunächst eine erste Menge aufgedampft und darin bei 750° C legiert, so daß sie bis zu einer bestimmten Tiefe eindrang und ein pn-übergang gebildet wurde. Alsdann wurde eine zweite Menge aufgedampft zur Bildung einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 7 μ. Aus diesem Zwischenprodukt wurden dann die erwünschten Diodenkörper jeweils unter je einer solchen Aluminiumelektrode durch einen Ätzvorgang mit einer kegelstumpfförmigen Gestalt und pnpn-Schichtenfolge erzeugt. Durch Thermokompression bzw. durch Lötung wurden die Anschlüsse angebracht in Form eines p-Dotierungssubstanz enthaltenden Golddrahtes an dem auf der kleineren Grundfläche des Konusstumpfes vorhandenen Aluminiumkörpers und in Form eines vergoldeten Kovarbandes über eine n-Dotierungssubstanz enthaltende Goldtablette an der größeren Grundfläche. Hierbei wurde aber keine Ausbildung der einzelnen Zonen in Betracht gezogen, insbesondere hinsichtlich ihrer Dotierung, die das Ziel der vorliegenden Erfindung hätte erreichen können.

An Aufbauformen von Halbleiterbauelementen für parametrische Verstärker im Mikrowellenbereich war es bekannt, bei Aneinanderreihung zweier Bereiche entgegengesetzten Leitungstyps den am pn-übergang gebildeten Querschnittswert dadurch herabzusetzen, daß beide Bereiche gegenüber ihrem sonstigen relativ großen Querschnitt senkrecht zur Richtung der Aneinanderreihung der Bereiche zur Bildung einer Einschnürung benachbart dem pn-übergang gestaltet wurden, so daß dieser nur noch eine anteilig sehr kleine Flächenausdehnung besaß. Hierbei waren für die Formgebung in Richtung auf diesen pn-übergang bei gewissen Ausführungen an beiden dotierten Bereichen in Richtung auf den pn-übergang gleichartige oder verschiedene Formen gewählt, womit sich zwangläufig für diesen Zweck ein gewisser Winkel an der Oberfläche des Halbleiterkörpers zwischen der Oberfläche des einzelnen Bereiches und der Grenzfläche der beiden entgegengesetzt dotierten Bereiche ergab.

Bei der Herstellung eines Flächentransistors mit einem Basisbereich aus schwimmhautähnlichen dünnen Schichten vom p-Leitungstyp zwischen rippenartigen Teilen von p+-Leitungstyp, wobei der Basisbereich über eine ebene Fläche an den Emitterbereich und über die durch die Rippen und schwimmhautähnlichen Zwischenschichten und Außenschichten an den äußersten der Rippen an den Kollektorbereich grenzt, ergibt sich, daß die auf der abgeschrägten Randfläche auf dem Ausgangshalbleiterkörper liegende dünne Außenschicht nach dem Abtragen von anteiligen dünnen Schichten und Ausgangshalbleitermaterial durch Läppen, Schneiden, Polieren und Ätzen zum Auftrennen der Mantelzonen auf die Mantelfläche des Halbleiterkörpers unter einem von 90° abweichenden Winkel auftrifFt.

Für einen solchen Flächentransistor ist es bekannt, durch eine zweite Abschrägung Material der dünnen p-Außenschicht und des η-leitenden Ausgangshalbleiterkörpers so abzutragen, daß sich eine scharfe Kante der p-leitenden Außenschicht an dem pn-übergang zwischen p-leitender Außenschicht und n-lei-

ao tendem Ausgangshalbleiterkörper (dem Kollektorpn-Übergang) ergibt. Mit dieser scharfen Kante wird die Komponente des elektrischen Feldes längs der Oberfläche herabgesetzt, wenn umgekehrt gerichtete Spannungen an den Kollektor-pn-Übergang gelegt werden, so daß dieser Effekt ein Arbeiten mit höheren Kollektorspannungen ermöglicht. An dieser Kante wird dann ein Diffusionsvorgang erzeugt, so daß aus der Spitze Akzeptoren in die Tiefe diffundieren und ihre Konzentration abnimmt, eine Kontraktion des Kollektor-pn-Überganges stattfindet und der Konzentrationsgradient am Kollektor-pn-Übergang in der Nähe der Oberfläche herabgesetzt wird und — als Folge davon — die Grenzfläche beider Bereiche entgegengesetzten Leitungstyps etwa senkrecht auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers trifft. Der Vorteil eines solchen Transistoraufbaues wird in der Verringerung der Kollektorkapazität und der Größe des elektrischen Feldes auf der Innenseite der Oberfläche gesehen. Der gleiche Effekt, wie er an dem Kollektor-pn-Übergang auftritt, ergibt sich auch an dem Emitter-pn-Übergang, also dem pn-übergang zwischen der p-leitenden Außenschicht und der diffundierten n⁺-leitenden Schicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit einer pn-Übergangsfläche im Halbleiterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene pn-Übergangsfläche im Halbleiterkörper parallel zu dessen mit Elektroden versehenen Oberflächen erzeugt wird, daß in mindestens einer der beiden entgegengesetzt dotierten Zonen die Störstellenkonzentration von der pn-Übergangsfläche aus zur kontaktierten Oberfläche dieser Zone ansteigend bemessen wird und daß die nicht kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers, an der der Rand der pn-Ubergangsfläche und die zugehörige Raumladungszone heraustreten, derart bearbeitet wird, daß sie nicht senkrecht zu den kontaktierten Oberflächen des Halbleiterkörpers liegt und zu einer Verlängerung der Randlinie der Raumladungszone sowie damit zur Herabsetzung der Feldstärke an der Oberfläche dieser Zone führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers derart bearbeitet wird, daß die kürzeste Entfernung zwischen den

Elektroden entlang der bearbeiteten Oberfläche aus mehreren mit einem Winkel abweichend von 180° aneinandergereihten geraden Strecken besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers derart bearbeitet wird, daß die kürzeste Entfernung zwischen den Elektroden entlang der bearbeiteten Oberfläche des Halbleiterkörpers eine gekrümmte Kurve ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kontaktierte Oberfläche des Halbleiterkörpers derart bearbeitet wird, daß die kürzeste Entfernung zwischen den Elektroden entlang der bearbeiteten Oberfläche des Halbleiterkörpers eine gekrümmte Kurve mit einem Wendepunkt am Schnittpunkt mit der pn-Übergangsfläche ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers derart bearbeitet wird, daß die kürzeste Entfernung zwischen den Elektroden entlang der bearbeiteten Oberfläche des Halbleiterkörpers eine gekrümmte Kurve mit einem Umkehrpunkt in der pn-Übergangsfläche ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Kurve nach außen konkav ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Kurve nach außen konvex ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Kurve aus nach außen konvexen und nach außen konkaven Teilstücken besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Kurve aus nach außen konkaven Kurvenstücken besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Kurve aus nach außen konvexen Kurvenstücken besteht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenform durch chemisches oder elektrolytisches Ätzen erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenform durch mechanisches Behandeln, wie z. B. Schleifen oder Läppen, vorbereitet und dann durch Ätzen nachbehandelt wird, um die beim mechanischen Behandeln entstandene gestörte Kristallgitterstruktur wieder zu entfernen.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen mit einem Ätzstrahl durchgeführt wird, dessen Einwirkungsdauer bei seiner Führung über die Oberfläche des Halbleiterkörpers entsprechend der zu erzeugenden Ätzwirkung verändert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pn-Übergangsfläche zwischen einer durch Einlegieren und einer durch Eindiffundieren einer Dotierungssubstanz erzeugten Zone gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1097 571;
französische Patentschriften Nr. 1228 285,

865;
Zeitschrift »Scientia Electrica«, Bd. 6 (1960), H. 2,

S. 80 bis

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