DE1271841B - Verfahren zum Herstellen eines Galliumarsenid-Transistors - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Galliumarsenid-TransistorsInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int. CL:
HOIl
Deutsche Kl: 21g-11/02
Nummer: 1271841
Aktenzeichen: P 12 71 841.1-33 (St 24092)
Anmeldetag: 6. Juli 1965
Auslegetag: 4. Juli 1968
Als Dotierungsmaterialien für Galliumarsenid sind unter anderem Zink, Cadmium (Akzeptormaterialien)
und Silicium (Donatormaterial) bekannt, wobei die Eindiffusion von Silicium unter Arsendampfdruck
erfolgen kann (vgl. »Proc. of the Physical Society«, Bd. 73 [1959], S. 622 bis 627). Auch bei der Herstellung
von Galliumarsenid-Tunneldioden wurden nach »Proc. of the IRE«, August 1960, S. 1405 bis
1409, Zink oder Cadmium als Akzeptormaterial verwendet.
Andererseits sind aus der deutschen Patentschrift 976 348 und aus der französischen Patentschrift
1163 048 legierte Transistoren bekannt, bei denen auf ein Halbleiterplättchen des einen Leitungstyps
kleine Pillen von umdotierendem Material aufgeschmolzen werden. Aus »Proc. of the IRE«, September
1960, S. 1642 und 1643, ist ein Legierungstransistor bekannt, bei dem nach dem Legieren das umdotierende
Material durch eine zusätzliche Wärmebehandlung in das Halbleiterplättchen weiter eindiffundiert
wird.
Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Galliumarsenid-Transistors
durch Eindiffusion von Zink oder Cadmium als Dotierungsstoffe der Basiszone und von Silicium als ag
Dotierungsstoff der Emitterzone in einen n-leitenden Galliumarsenidkörper, wobei während der Diffusion
des Siliciums ein Arsendampfdruck aufrechterhalten wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
möglichst einfaches und leicht zu handhabendes Verfahren zum Herstellen eines solchen Galliumarsenid-Transistors
anzugeben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Mischung von Siliciumdioxyd
und Zinkoxyd oder eine Mischung von SiIiciumdioxyd und Cadmiumoxyd in Form einer Oberflächenschicht
auf den Galliumarsenidkörper aufgebracht wird, daß die Zink- oder Cadmiumatome aus
der Oxydschicht eindiffundiert werden und daß anschließend die Eindiffusion des Siliciums aus einer
auf die Basiszone aufgebrachten Siliciumschicht durch Erhitzen des Galliumarsenidkörpers in einem
abgeschlossenen, eine abgewogene Menge oxydfreies Arsen enthaltenden Behälter erfolgt.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die Siliciumschicht durch Aufstäuben in einer inerten Atmo-Sphäre
erzeugt werden. Diese Aufbringungsart ist an sich aus der bereits genannten deutschen Patentschrift
976 348 bekannt. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Oberflächenschicht durch Aufstäuben in
einer oxydierenden Atmosphäre unter Verwendung einer Siliciumelektrode mit aufgebrachtem Zink oder
mit aufgebrachtem Cadmium zu erzeugen. Zur Er-Verf ahren zum Herstellen
eines Galliumarsenid-Transistors
eines Galliumarsenid-Transistors
Anmelder:
Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19
Als Erfinder benannt:
George Richard Anteil,
Harlow, Essex (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 14. Juli 1964 (28 953)
zeugung des bei der Eindiffusion des Siliciums erforderlichen Arsendampfdrucks ist es vorteilhaft, der
Siliciumschicht das Arsen zuzusetzen. Insbesondere hat sich eine Menge oxydfreien Arsens von 0,3 mg/
cm3 bewährt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Figuren näher beschrieben
werden.
Die F i g. 1 bis 12 zeigen aufeinanderfolgende Verfahrensstufen bei der Herstellung eines diffundierten
Galliumarsenid-Transistors.
Ein Körper 1 (Fig. 1) aus η-leitendem Galliumarsenid
von etwa 0,1 Ω cm wird mit einer Schicht 2 (F i g. 2) aus Siliciumdioxyd (SiO2) durch Aufstäuben
von Silicium auf den Körper 1 in einer oxydierenden Atmosphäre versehen. Der Körper 2 hat eine Dicke
von etwa 0,1 μΐη.
Ein Teil der Schicht 2 wird in bekannter Weise durch Maskieren und Ätzen entfernt, um das Basisfenster
zu erzeugen (F i g. 3).
Eine Oberflächenschicht4 (Fig.4) wird auf die
Galliumarsenidoberfläche, die in dem Fenster 3 frei liegt, und auf die verbliebene Siliciumdioxydschicht 2
aufgebracht. Die Oberflächenschicht 4 besteht aus einer Mischung von Siliciumdioxyd und Zinkoxyd
(ZnO) oder aus einer Mischung von Siliciumdioxyd und Cadmiumoxyd (CdO) und wird durch Aufstäuben
in einer oxydierenden Atmosphäre unter Verwendung einer Siliciumelektrode erhalten, auf welche
die benötigte Menge Zink oder Cadmium aufgebracht wurde.
Der Körper wird dann in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer evakuierten Kapsel so lange auf
10000C erhitzt, bis die Zink- oder Cadmiumatome
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in den Körper 1 eindiffundiert sind und eine p-leitende
Basiszone5 (Fig.5) gebildet haben. Für eine
Tiefe des pn-Überganges von 1,5 bis 2 μΐη wird eine
Diffusionszeit von 5 Stunden und mehr benötigt.
Wenn das Diffusionsverfahren beendet ist, besteht die Oberflächenschicht 4 aus Siliciumdioxyd. Durch
Maskieren und Ätzen wird das Emitterfenster 6 in der Oberflächenschicht 4 (Fig. 6) in der gleichen
Weise wie das Basisfenster 3 erzeugt.
Wie ki Fig.7 dargestellt, wird eine Schicht7 aus
η-leitendem Silicium in einer Argonatmosphäre auf die Oberfläche des Körpers 1 aufgestäubt, so daß sie
durch das Fenster 6 mit dem Galliumarsenid in Kontakt kommt.
Das Silicium aus der Schicht 7 wird nun durch das Emitterfenster 6 unter Arsendampfdruck eindiffundiert.
Durch diese zweite Diffusion bildet sich die η-leitende Emitterzone 8 (Fig. 8).
Die Diffusion wird in der Weise ausgeführt, daß der Körper in eine Quarzampulle mit der abgewogenen
Menge oxydfreien Arsens dicht eingeschlossen und erhitzt wird.
Der Arsendampfdruck erhöht die Diffusionsrate des Siliciums im Galliumarsenid. Die Diffusion findet
nur dort statt, wo das Silicium in Kontakt mit der Galliumarsenidoberfläche steht. Die übrige Siliciumschicht7
diffundiert nicht wegen der Maskierungswirkung der Siliciumdioxydschicht 4.
Beispielsweise kann bei einer Tiefe des Kollektorüberganges von etwa 2 μΐη das Silicium bis etwa 1,2
oder 1,3 μπα während einer halben Stunde bei
1000° C in einer Atmosphäre mit 0,3 mg Arsen pro Kubikzentimeter eindiffundiert werden.
Der Arsendampfdruck kann auch in der Weise erzeugt werden, daß das Arsen der Siliciumschicht 7
zugesetzt wird.
Wenn die zweite Diffusion vollendet ist, wird eine Schicht9 (Fig.9) aus Siliciumdioxyd auf die Siliciumschicht
7 aufgestäubt. Diese Schicht 9 wird dann durch Maskierung und Ätzen entfernt, mit Ausnahme
im Bereich der Emitterzone 8 (Fig. 10).
Der Bereich der Siliciumschicht 7, der nun durch das Entfernen der Siliciumdioxydschicht 9 frei liegt,
wird entfernt, mit Ausnahme des Teiles, der unter der restlichen Siliciumdioxydschicht 9 liegt (F i g. 11),
und zwar durch Einwirkung von Chlor, Brom oder Jod bei Temperaturen unter 800° C oder durch Behandlung
mti einer Lösung von 1 Volumteil Br2I und 1 Volumteil HF in 8 Teilen Methanol während etwa
30 Sekunden.
Dabei wird die Siliciumschicht viel schneller angegriffen als die darunterliegende Siliciumdioxydschicht.
Das Silicium kann aber auch durch Erhitzen in einer oxydierenden Atmosphäre in eine Siliciumdioxydschicht
umgewandelt werden. Die Dicke der Siliciumdioxydschicht 9 über der Emitterzone 8 ist
genügend groß, um die darunterliegende Siliciumschicht vor der Oxydation zu schützen.
Es werden nun die Fenster 10 und 11 (Fig. 12) in der Siliciumdioxydschicht 4 über die Basiszone 3
und in der Siliciumdioxydschicht 9 über der Emitterzone 8 zum Anbringen, von Basis- und Emitterkontakten
erzeugt, während der Kollektorkontakt an einer geeigneten Fläche des Körpers 1 angebracht
wird.
Der Emitterkontakt wird an der Siliciumschicht 7 angebracht, wodurch der Vorteil erzielt wird, daß
sich ein sehr stark dotierter η-leitender Kontakt ergibt und auch das Anlegieren eines Kontaktes leichter
durch Vergrößern der Tiefe des Emitterüberganges durchführbar ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines Galliumarsenid-Transistors durch Eindiffusion von Zink
oder Cadmium als Dotierungsstoffe der Basiszone und von Silicium als Dotierungsstoff der Emitterzone
in einen η-leitenden Galliumarsenidkörper, wobei während der Diffusion des Siliciums ein
Arsendampfdruck aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung
von Siliciumdioxyd und Zinkoxyd oder eine Mischung von Siliciumdioxyd und Cadmiumoxyd
in Form einer Oberflächenschicht (4) auf den Galliumarsenidkörper (1) aufgebracht
wird, daß die Zink- oder Cadmiumatome aus der Oxydschicht eindiffundiert werden und daß anschließend
die Eindiffusion des Siliciums aus einer auf die Basiszone aufgebrachten Siliciumschicht
(7) durch Erhitzen des Galliumarsenidkörpers (1) in einem abgeschlossenen, eine abgewogene
Menge oxydfreies Arsen enthaltenden Behälter erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumschicht durch Aufstäuben
in einer inerten Atmosphäre erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (4)
durch Aufstäuben in einer oxydierenden Atmosphäre unter Verwendung einer Siliciumelektrode
mit aufgebrachtem Zink oder mit aufgebrachtem Cadmium erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Arsendampfdrucks
der Siliciumschicht (7) Arsen zugesetzt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge oxydfreien Arsens 0,3 mg/cm3 beträgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 976 348;
französische Patentschrift Nr. 1163 048;
»Proc. IRE«, 1960, S. 1405 bis 1409; S. 1642/ 1643;
»Proc. Phys. Soc«, 1959, Bd. 73, S. 622 bis 627.
Deutsche Patentschrift Nr. 976 348;
französische Patentschrift Nr. 1163 048;
»Proc. IRE«, 1960, S. 1405 bis 1409; S. 1642/ 1643;
»Proc. Phys. Soc«, 1959, Bd. 73, S. 622 bis 627.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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- 1965-07-13 BE BE666784D patent/BE666784A/xx unknown
- 1965-07-13 FR FR24489A patent/FR1439728A/fr not_active Expired
- 1965-07-13 NL NL6508999A patent/NL6508999A/xx unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE976348C (de) * | 1950-09-29 | 1963-07-18 | Gen Electric | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit pn-UEbergaengen und nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3352725A (en) | 1967-11-14 |
| GB1037199A (en) | 1966-07-27 |
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