DE1268744B - Verfahren zum Herstellen eines pn-UEbergangs durch Legieren - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines pn-UEbergangs durch Legieren

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DE1268744B
DE1268744B DEP1268A DE1268744A DE1268744B DE 1268744 B DE1268744 B DE 1268744B DE P1268 A DEP1268 A DE P1268A DE 1268744 A DE1268744 A DE 1268744A DE 1268744 B DE1268744 B DE 1268744B
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Edward John Smith
Edwin Alexander Zaratkiewicz
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche KL: 21g-11/02
Nummer: 1 268 744
Aktenzeichen: P 12 68 744.4-33
Anmeldetag: 11. Juli 1959
Auslegetag: 22. Mai 1968
Bei der Herstellung von Halbleitergleichrichtern und anderen Halbleitervorrichtungen wurde bisher ein gleichrichtender Übergang durch Einführung von Störstoffen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in das Halbleitergrundmaterial erzeugt. Das Halbleitergrundmaterial besteht aus einem der bekannten Halbleiter. Wenn beispielsweise das Grundmaterial n-Leitf ähigkeit hat, wird ein Störstoff aus der III. Gruppe des Periodischen Systems, wie z. B. Aluminium, Gallium oder Indium, eingebracht. Wenn andererseits das Grundmaterial p-Leitfähigkeit hat, werden Störstoffe aus der V. Gruppe des Periodischen Systems, wie Zinn oder Arsen, verwendet. Der gleichrichtende Übergang wird üblicherweise so hergestellt, daß die Störsubstanz in den Halbleiter einlegiert wird, worauf ein Erhitzung mit nachfolgender Abkühlung bestimmten Ausmaßes folgt. Das Herstellen von legierten pn-Übergängen ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 015 936 bekannt, die das Problem des Verlaufens vom geschmolzenen Legierungsmaterial behandelt.
Nach dem Legieren zur Herstellung des gleichrichtenden Übergangs muß das Gebiet am Rand des Übergangs chemisch weggeätzt werden, damit der erforderliche niedrige Sperrstrom bei verhältnismäßig hoher Sperrspannung erhalten wird. Auf das Ätzen folgt ein Reinigungsverfahren, um alle Spuren des Ätzmittels zu entfernen. Nach diesem Verfahren können Halbleitervorrichtungen in relativ guter Ausbeute erhalten werden. Obwohl diese Halbleitervorrichtungen bei Zimmertemperatur einen annehmbar niedrigen Sperrstrom aufweisen, arbeiten sie normalerweise bei Temperaturen von etwa 100° C. Weiterhin ist eine genaue Steuerung des Herstellungsverfahrens erforderlich. Trotz aller Maßnahmen geschieht es relativ häufig, daß diese Gleichrichter durchlegieren oder infolge der schlechten Benetzung des Legierungsmaterials auf dem Halbleiter schlechte Übergänge aufweisen. Es ist daher ein Verfahren erforderlich, bei dem die Ausbeute an brauchbaren Gleichrichtern höher ist und nach dem Gleichrichter hergestellt werden können, die bei Temperaturen von 1000C gute Gleichrichtereigenschaften aufweisen. Die letzte Bedingung hat eine große Bedeutung im Hinblick auf die hohen Umgebungstemperaturen, denen elektrische Bauelemente in Zukunft ausgesetzt sein werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines pn-Übergangs in einem Halbleiterkörper durch Einlegieren von Störstoffen, bei dem der Halbleiterkörper und der Störstoff zunächst erhitzt und dann zum Legieren zusammengebracht werden. Ein derartiges Legierungsverfahren ist unter Verfahren zum Herstellen eines pn-Übergangs
durch Legieren
Anmelder:
Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19
Als Erfinder benannt:
Edwin Alexander Zaratkiewicz,
South Amboy, N. J.;
Edward John Smith, Lyndhurst, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Juli 1958 (749 513) - -
Verwendung einer Bleilegierung als Störstofflegierung aus »Journal of Metals« (Juli 1957), S. 823 bis 827, bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Halbleiterkörper getrennt vom Störstoff auf eine Legierungstemperatur von etwa 650 0C erhitzt. Danach werden der Halbleiterkörper und der Störstoff zum Legieren zusammengebracht. Die angegebene Legierungstemperatur von 650 0C liegt im üblichen Bereich wesentlich unterhalb der bei Diffusionsprozessen verwendeten Temperaturen, wie beispielsweise der USA.-Patentschrift 2 834 697 zu entnehmen ist. Durch die vorliegende Erfindung soll das Herstellen eines verbesserten pn-Ubergangs mit höherer Sperrspannung und verringertem Sperstrom sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei Temperaturen über 100° C erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß vor dem Einbringen des Halbleiterkörpers in die Legierungsvorrichtung der Halbleiterkörper getrennt vom Störstoff einer gesonderten Wärmebehandlung einige hundert Grade unter dem Schmelzpunkt des Halbleitermaterials unterworfen wird, so daß sowohl etwaige Verunreinigungen entfernt als auch Versetzungen im Halbleiterkörper beseitigt werden.
Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Gleichrichter haben eine höhere Leistung als die nach den bekannten Verfahren hergestellten, und bei dem Verfahren der Erfindung können bestimmte Verfahrensschritte, die bisher bei der Herstellung von
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fahren werden die Halbleiterkristalle, wie z. B. Silizium und Germanium, in Scheiben oder Plättchen zerteilt, bevor der erste Verfahrensschritt beginnt. Es wird das Halbleitermaterial 1, das in der Form eines Kristalls, einer Scheibe oder eines Plättchens vorliegen kann, in einen Ofen, wie er in F i g. 2 dargestellt ist, eingebracht und in einer Wasserstoffatmosphäre auf 1000° C 1 Stunde lang erhitzt. Bei dieser Wärmebehandlung werden die Verunreinigungen im Halbleitermaterial reduziert. Das Ergebnis dieses Wärmebehandlungsverfahrens ist eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes des Halbleitermaterials. Die Erhöhung des Widerstandes zeigt an, daß unerwünschte Störstoffe entfernt wurden.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte werden für Silizium beschrieben. Dieses Material eignet sich besonders zur Ausführung der Erfindung, jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses Material beschränkt. Andere mit Vorteil verwendbare Halbleiter werden
Halbleitergleichrichtern erforderlich waren, weggelassen werden.
Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird der Halbleiterkörper einer Wärmebehandlung bei wesentlich höherer Temperatur als bei den bekannten Legierungsverfahren unterworfen, um Verunreinigungen vom Halbleiter zu entfernen, und danach wird ein Störstoff, beispielsweise aus der Gruppe Aluminium, Gallium, Indium, Zinn und Arsen, in den Halbleiterkörper bei bestimmter Temperatur einlegiert.
Weiter kann eine Stickstoffatmosphäre während eines Teiles des Abkühlungsvorgangs verwendet werden, um die Bildung von Nitriden zu ermöglichen, wodurch das bisherige Ätzen und Waschen nach dem Legieren entfallen kann.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann eine
relativ hohe Legierungstemperatur verwendet werden,
wodurch die Benetzung des Halbleiters durch die
Legierungssubstanz verbessert wird und ebene Über- 20 später genannt.
gänge nach dem Legieren erhalten werden. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Silizium-
Das Verfahren nach der Erfindung soll nun an scheibe in einer der bekannten Ätzlösungen geätzt, Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In um eine glatte Oberfläche zu bekommen. Es ist zwar
F i g. 1 ist ein Fließbild des Verfahrens nach der nicht erforderlich, diesen Verfahrensschritt auszufüh-Erfindung dargestellt, das gleichzeitig schematisch die 25 ren, um verbesserte Gleichrichter gemäß der Erfindung Vorgänge in den verschiedenen Verfahrensstufen bei zu erhalten. Es wurde jedoch gefunden, daß bessere der Herstellung von Siliziumgleichrichtern nach der Ergebnisse erhalten werden, wenn der verwendete Erfindung an Hand einfacher Skizzen zeigt; Halbleiter geätzt ist. Zur Erzeugung eines gleichrich-
F i g. 2 zeigt einen Legierungsofen teilweise im tenden Übergangs muß ein Störstoff in die Halbleiter-Längsschnitt, der zur Herstellung von Gleichrichtern 30 oberfläche einlegiert werden. Wenn das Halbleiternach dem Verfahren nach der Erfindung geeignet material η-Leitfähigkeit hat, wird der Störstoff aus ist; in der III. Gruppe des Periodischen Systems gewählt,
F i g. 3 und 3 a sind Oszillographenbilder der wenn der Halbleiter vom p-Typ ist, wird ein Störstoff Sperrkennlinie von Siliziumgleichrichtern bei Zim- aus der V. Gruppe des Periodischen Systems gewählt, mertemperatur und bei 125° C dargestellt für Gleich- 35 Es wird daher eine Störsubstanz 2 aus den Elementen richter, die nach dem bekannten Verfahren hergestellt Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Tellur, Phosphor, wurden; in Antimon, Arsen und Wismut ausgewählt, der im Ofen
F i g. 4 und 4 a sind Oszillographenbilder der in das Silizium einlegiert wird. Andere bekannte Stör-Sperrkennlinie von Siliziumgleichrichtern bei Zim- stoffe wie z. B. Aluminium-Zinn-Legierungen, könmertemperatur und bei 125° C dargestellt von Gleich- 40 nen ebenfalls bei dem Verfahren gemäß der Erfinrichtern, die nach dem Verfahren gemäß der Erfin- dung verwendet werden,
dung hergestellt wurden;
F i g. 5 zeigt einen Siliziumgleichrichter, der bei der Herstellung nach dem bekannten Verfahren durchlegiert wurde;
F i g. 6 a zeigt einen Schnitt durch einen Siliziumgleichrichter, der bei etwa 700° C legiert wurde unter Verwendung von Silizium ohne vorherige Wärmebehandlung, wie dies bekannt ist;
Fig. 6b ist ein Schnitt durch einen Siliziumgleichrichter dargestellt, der bei Temperaturen über 800° C legiert wurde unter Verwendung von nicht wärmebehandeltem Silizium bekannter Art; in
Fig. 6c ist ein Schnitt durch einen Siliziumgleichrichter dargestellt, der bei Temperaturen gemäß der 55 wird nun Wasserstoff durch den Ofen mittels des Ein-Erfindung legiert wurde unter Verwendung von laßrohres 7 eingeleitet, und zwar mit einer Geschwinwärmebehandeltem Silizium gemäß der Erfindung; digkeit von etwa 227 1/Std. Wie aus dem Fließbild
Fig. 7 a zeigt in Draufsicht und F ig. 7 bin Seiten- nach Fig. 1 hervorgeht, wird die Temperatur im ansicht die Benetzung des Siliziums durch das Alu- Ofen um 5°C/Min. gesteigert, und zwar bis auf minium bei dem Verfahren nach dem Stand der 60 910° C. Diese Temperatur wird V2 Stunde lang aufTechnik; rechterhalten, wodurch ein gutes Einlegieren des Stör-Fig. 7c und 7d zeigen in Draufsicht bzw. in Sei- stoffes in das Silizium erzielt wird. Nach dieser halben tenansicht die Benetzung des Siliziums durch Alu- Stunde wird der Ofen um 8° C /Min. abgekühlt, bis minium bei dem Verfahren gemäß der Erfindung. 500° C erreicht sind. Dann wird die Wasserstoffatmo-In Fig. 1 sind das Fließbild für ein Herstellungs- 65 Sphäre durch Stickstoff ersetzt, der bei 8 (Fig. 2) mit verfahren gemäß der Erfindung und einzelne Silizium- einer Fließgeschwindigkeit von etwa 2271/Std. eingegleichrichter bei den verschiedenen Verfahrensstufen leitet wird. Schließlich läßt man den Ofen durch dargestellt. Bei dem im folgenden beschriebenen Ver- Wärmeabgabe an die umgebende Luft auskühlen und
Die Störstoffe werden in Form von kleinen Plättchen auf die Siliziumscheibe gelegt, die sich in einem Graphitschiffchen 3 (Fig. 2) befinden, und in den Ofen 4 eingebracht, der auf 100° C vorgeheizt wurde.
Das Graphitschiffchen 3 kann auch bei Zimmertemperatur in den Ofen eingebracht werden, doch durch das Vorheizen auf 100° C wird dieser Verfahrensschritt abgekürzt.
Der in F i g. 2 dargestellte Ofen besteht, wie bekannt, aus einem Quarzrohr 5, das von elektrischen Heizelementen 6 umgeben ist, mit denen das ganze Quarzrohr gleichmäßig beheizt werden kann. Der Ofen besitzt Zuleitungsrohre 7 und 8 für Gase. Es
zwar um etwa 3° C/Min. Auf diese Weise wird der gleichrichtende Übergang 9 gemäß der Erfindung erhalten.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung können die Wärmebehandlung, das Legieren und der Abkühlungsvorgang im Vakuum ausgeführt werden. Es wird jedoch eine weitere Verbesserung erzielt, wenn während der Wärmebehandlung eine Wasserstoffatmosphäre vorhanden ist und wenn während des Legierens und des Abkühlens Wasserstoff bzw. Stickstoff vorhanden ist, wie dies oben beschrieben wurde.
Die bei dem oben beschriebenen Verfahren genannten Temperaturen und Zeiten für die Wärmebehandlung und den Legierungsprozeß sind nicht unbedingt bindend. Es werden auch vergleichbare Ergebnisse erhalten, wenn die Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 850 bis 13000C mit einer Dauer von 15 Minuten bis zu einigen Tagen stattfindet, die Legierungstemperaturen in dem Bereich von 850 bis 1000° C liegen und die Legierungszeit von einigen Minuten bis zu einigen Stunden variiert wird. Die Kennlinie so hergestellter Gleichrichter ist nicht wesentlich schlechter. Bei Verwendung der zuerst genannten Temperaturen und Zeiten bei der Herstellung von Siliziumgleichrichtern werden jedoch die besten Ergebnisse erhalten und die höchste Ausbeute an brauchbaren Gleichrichtern erzielt.
Da die Erfindung sich besonders auf Gleichrichter bezieht, müssen im Zusammenhang mit dem vorher Gesagten noch mehrere Punkte in Betracht gezogen werden, wobei auf die Fig. 3, 3a, 4, 4a, 5, 6a, 6b, 6 c, 7 a, 7 b, 7 c und 7d verwiesen wird.
Im Zusammenhang mit den Wärmebehandlungsverfahren des Halbleitermaterials wurde erwähnt, daß die besten Ergebnisse dieser Wärmebehandlung erhalten werden, wenn sie in Waserstoffatmosphäre ausgeführt wird. Um festzustellen, wie kritisch die Verwendung von Wasserstoff ist, wurden auch andere Gase, wie z. B. Argon und Helium, verwendet. Durch Verwendung dieser Gase wurde jedoch keine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der erhaltenen Gleichrichter erzielt, obwohl der Legierungsprozeß und die stufenweise Abkühlung, wie sie zuvor beschrieben wurde, angewendet wurden. Wahrscheinlich ist daher die Verwendung einer Wasserstoffatmo-Sphäre bei den beschriebenen Temperaturen kritisch, wodurch möglicherweise innere Spannungen sowie Verunreinigungen und Versetzungen entfernt werden.
Obwohl das Verfahren zur Herstellung von verbesserten Gleichrichtern für Silizium beschrieben wurde, kann auch anderes Halbleitermaterial in gleicher Weise behandelt werden, wobei sich ebenfalls verbesserte Gleichrichter ergeben. Es kann beispielsweise Germanium verwendet werden oder gewisse andere Halbleiter, die als intermetallische Verbindungen bekannt sind. Von den intermetallischen Verbindungen eignen sich besonders Aluminiumarsenid, Aluminiumantimonid, Galliumantimonid sowie Siliziumkarbid. Im allgemeinen werden die Halbleiter einer Wärmebehandlung bei Temperaturen unterworfen, die ungefähr 100° C unter dem Schmelzpunkt des Halbleiters liegen, wobei die obengenannten Verbesserungen erzielt werden. Die Legierungstemperatur wird jedoch durch die Art des einzulegierenden Störstoffes und den Typ des verwendeten Halbleiters bestimmt.
Es wurde gefunden, daß beim Einhalten der obengenannten Verfahrensschritte, insbesondere der Verfahrensschritte des Ausführungsbeispiels, ungefähr 90% der so hergestellten Halbleitervorrichtungen verwendet werden können ohne daß eine Ätzung oder eine andere Oberflächenbehandlung nach der Legierungsstufe nötig ist. Die übrigen Gleichrichter, welche nicht die gewünschten Eigenschaften haben, können jedoch chemisch geätzt werden. Durch das Ätzen werden Gleichrichter erhalten, die in jeder Beziehung den nicht geätzten Gleichrichtern entsprechen. Durch das Ätzen wird die Ausbeute an brauchbaren Gleichrichtern weiter erhöht. Das Ätzverfahren ist kein Teil des beschriebenen Verfahrens, aber es wurde erwähnt, um zu zeigen, daß bei diesem Verfahren auftretende Ausschüsse noch brauchbar gemacht werden können, so daß sie danach die vorteilhaften Eigenschaften der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Gleichrichter aufweisen.
In den Fig. 3 und 3a sind Oszillogramme der Sperrkennlinie eines Siliziumgleichrichters bei Zimmertemperatur und bei 125° C dargestellt. Diese Gleichrichter wurden nach dem bekannten Verfahren hergestellt. Bei Zimmertemperatur zeigt das Oszillogramm nach F i g. 3 einen Sperrstrom von ungefähr 200 μΑ bei 500 V Sperrspannung. Bei einer Temperatur von 1250C ist, wie aus Fig. 3a entnommen werden kann, die Sperrkennlinie so verändert, daß die Vorrichtung unbrauchbar ist.
In den Fig. 4 und 4a sind Oszillogramme der Sperrkennlinie eines gemäß der Erfindung hergestellten Siliziumgleichrichters bei Zimmertemperatur und bei 125° C dargestellt. Bei Zimmertemperatur ist der Sperrstrom bei 500 V kleiner als 200 μΑ. In manchen Fällen war der Sperrstrom geringer als 10 μΑ. Dies ist der Zustand, der in F i g. 4 dargestellt ist. Bei Temperaturen von 125° C ist der Sperrstrom, wie aus F i g. 4 a entnommen werden kann, fast unverändert. Es soll noch erwähnt werden, daß bei beiden Temperaturen die Gleichrichter gemäß der Erfindung den erwünschten scharfen Abfall der Kennlinie zeigen.
In F i g. 5 ist ein Schnitt durch einen Siliziumgleichrichter dargestellt, der nach dem bekannten Verfahren hergestellt wurde und durchlegiert ist. Bei diesem Zustand bildet sich kein gleichrichtender Übergang aus einer Aluminium-Silizium-Legierung. Die Aluminium-Silizium-Legierung durchdringt vollständig das Silizium, und es wird eine unbrauchbare Anordnung erhalten.
In F i g. 6 a ist ein nach dem bekannten Verfahren hergestellter Siliziumgleichrichter dargestellt, bei dem keine Wärmebehandlung des Siliziums stattgefunden hat. Das Legieren wurde bei etwa 700° C ausgeführt. Es wird besonders auf den gezackten Übergang 10 hingewiesen. In F i g. 6 b ist im Schnitt eine Siliziumvorrichtung dargestellt, die nach dem bekannten Verfahren durch Legieren mit Aluminium bei einer Temperatur über 8000C erhalten wurde, wobei ein Silizium verwendet wurde, das zuvor keiner Wärmebehandlung unterworfen worden war. Wie aus der Figur entnommen werden kann, ist der Übergang 10 a weniger gezackt, aber auch weniger eben als im Fall von F i g. 6 a. Es soll noch erwähnt werden, daß fast alle Proben von nicht wärmebehandeltem Silizium bei Temperaturen über 800° C durchlegierten.
F i g. 6 c zeigt im Schnitt einen Siliziumgleichrichter, bei dem wärmebehandeltes Silizium gemäß der Erfindung verwendet wurde und das mit Aluminium in dem Temperaturbereich zwischen 850 und 1000° C legiert wurde. Es ist besonders bemerkenswert, daß bei diesen hohen Temperaturen kein Durchlegieren
aufgetreten ist. Es hat sich ein ebener Übergang 11 gebildet. Eine solche Ausbildung ist erwünscht, da die Eigenschaften des Übergangs bei Gleichrichtern und Transistoren durch die Geometrie bestimmt sind. Versuche haben gezeigt, daß durch die Wärmebehandlung in Wasserstoffatmosphäre Störstoffe aus dem Halbleiter entfernt werden. Dies zeigt sich durch einen erhöhten Widerstand des Halbleiters nach der Wärmebehandlung. Weitere Versuche haben gezeigt, daß Versetzungen, die ein Durchlegieren verursachen, entweder verschwinden oder nicht mehr gleichmäßig verteilt sind, wodurch sich ein besserer Legierungsvorgang bei dem wärmebehandelten Halbleiter ergibt. In den Fig. 7a und 7b sind Grundrisse und Seitenansichten von Siliziumgleichrichtern dargestellt, wo die Benetzung des Siliziums durch das Aluminium bei Silizium ohne Wärmebehandlung dargestellt ist. Die unregelmäßige Benetzung des Silizimris durch das Aluminium bei 12 in F i g. 7 a steht im Gegensatz zu der regelmäßigen Benetzung des Siliziums durch das Aluminium bei 13 in Fig.7c und 7d, die den Zustand bei einem wärmebehandelten Silizium darstellt. Versuche haben ergeben, daß die anfängliche Wärmebehandlung des Halbleiters die Benetzung des Siliziums durch das Aluminium verbessert. Weiterhin werden beim Legieren in Wasserstoffatmosphäre Oxydschichten, die entweder auf dem Halbleiter oder auf dem einzulegierenden Störstoff vorhanden sein können, vermindert bzw. beseitigt, so daß sich eine bessere Benetzung ergibt.
Das Ätzen und Waschen nach dem Legieren kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung deshalb weggelassen werden, weil während eines Teiles des Abkühlvorganges eine Stickstoffatmosphäre verwendet wird. Es bilden sich wahrscheinlich nichtleitende Nitride auf der Oberfläche über dem Übergang, die der Grund dafür sind, daß das Ätzen entfallen kann.
Das Ergebnis der verbesserten Benetzung und der Bildung eines ebenen Übergangs ist die Verbesserung des Durchlaßstromes bei Gleichrichtern, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt sind. Da der Legierungsprozeß viel gleichmäßiger abläuft, können größere Bereiche legiert werden und Gleichrichter mit größerer Belastbarkeit hergestellt werden. Der Wirkungsgrad der Gleichrichter ist ebenfalls besser, da die Leistungsverluste in gesperrtem Zustand geringer sind.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Verfahren gemäß der Erfindung hauptsächlich für die Herstellung von Halbleitergleichrichtern geeignet. Das Verfahren muß jedoch nicht notwendigerweise auf die Herstellung von Gleichrichtern beschränkt bleiben. Das beschriebene Verfahren kann auch dazu verwendet werden, Vorrichtungen mit mehreren Übergängen herzustellen, wie z. B. Transistoren, wenn geeignete Einrichtungen verwendet werden, um die Störstoffe an den Stellen zu plazieren, wo Übergänge gebildet werden sollen.

Claims (11)

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Herstellen eines pn-Übergangs in einem Halbleiterkörper durch Einlegieren von Störstoffen, bei dem der Halbleiterkörper und der Störstoff zunächst erhitzt und dann zum Legieren zusammengebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Halbleiterkörpers in die Legierungsvorrichtung der Halbleiterkörper getrennt vom Störstoff einer gesonderten Wärmebehandlung einige hundert Grade unter dem Schmelzpunkt des Halbleitermaterials unterworfen wird, so daß sowohl etwaige Verunreinigungen entfernt als auch Versetzungen im Halbleiterkörper beseitigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Halbleiterkörpers im Vakuum durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Halbleiterkörpers in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung etwa 1000C unter dem Schmelzpunkt des Halbleitermaterials vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstoffe in Wasserstoffatmosphäre einlegiert werden und daß der Halbleiterkörper in Stickstoffatmosphäre auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper nach dem Einlegieren zunächst in Wasserstoff- und von einer bestimmten Temperatur ab in Stickstoffatmosphäre auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegieren des Störstoffes durch entsprechende Erwärmung des mit einem Plättchen Störsubstanz in ein Graphitschiffchen eingelegten Halbleiterkörpers in einem Ofen erfolgt.
8. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen mit einem Halbleiterkörper aus Silizium nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumkörper einer Wärmebehandlung in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 850 und 13000C unterworfen, mit Störstoffplättchen in ein Graphitschiffchen eingelegt und in einem Ofen mit Wasserstoffatmosphäre legiert wird, dessen Temperatur um 5°C/Min. bis auf eine Temperatur zwischen 850 und 10000C gesteigert und die Legierungstemperatur 10 Minuten bis 3 Stunden aufrechterhalten wird, daß der legierte Siliziumkörper um 8°C/Min. in Wasserstoffatmosphäre bis auf eine Temperatur zwischen 500 und 700° C und anschließend in Stickstoffatmosphäre um 3°C/Min. bis auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
9. Verfahren zum Herstellen von Siliziumgleichrichtern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumkörper 1 Stunde lang einer Wärmebehandlung bei 10000C in Wasserstoffatmosphäre unterworfen, mit Störstoffen in einem Ofen legiert wird, dessen Temperatur um 5°C/Min. auf 9100C gesteigert wird, und anschließend um 3°C/Min. auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
10. Verfahren zum Herstellen von Siliziumgleichrichtern nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungstemperatur nach dem Einlegieren des Störstoffes in Wasserstoffatmosphäre V2 Stunde lang aufrechterhalten wird und daß der Siliziumkörper danach um C/Min. auf 500° C in Wasserstoffatmosphäre
abgekühlt und anschließend in Stickstoffatmosphäre um 3° C/Min. auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
11. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumkörper nach der Wärmebehandlung bei etwa 1000° C zur Erzeugung einer gleichmäßigen Oberfläche in einer
10
Ätzlösung in an sich bekannter Weise geätzt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1015 936; USA.-Patentschrift Nr. 2 834 697; »Journal of Metals«, Juli 1957, S. 823 bis 827.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
809 550/357 5.68 © Bundesdruckerei Berlin
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