DE1295089B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines TransistorsInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum und dem p-leitenden Kollektor bewirken. Hält man
Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften
eines Transistors, mit im Innern des Halbleiter- des Transistors klein, z. B. durch nur geringe Leitkörpers
liegenden Kontaktgrenzflächen, die eine die fähigkeit der erzeugten p-Schicht oder indem man
Oberflächenrekombination fördernde Schicht aus 5 nur eine extrem dünne Schicht aufbringt, so daß die
gleichem Halbleitermaterial mit erhöhter Rekombi- Flächenleitfähigkeit sehr klein ist, so wird durch
nationszentrendichte aufweist. diese beiden Maßnahmen doch wiederum die Wirk-Die
elektrischen Eigenschaften einer Halbleiter- samkeit der elektrischen »Oberfläche« vermindert,
anordnung, ζ. B. eines Transistors, sind nicht kon- Demnach bliebe als Ausweg nur, nicht die gesamte
stant, sondern in erheblichem Umfang von Ver- io Basis mit einer p-leitenden Schutzschicht zu Umänderungen
der Umgebung, die die Oberflächen- geben, sondern diese Schicht in der Umgebung des
beschaffenheit der Halbleiteranordnung verändern, Emitters und des Kollektors wieder abzuätzen oder
abhängig. Die Veränderung der Oberflächenbeschaf- statt einer zusammenhängenden Schicht nur vonfenheit
kann sogar die völlige Unbrauchbarkeit der einander getrennte Inseln aufzubringen. Abgesehen
Halbleiteranordnung zur Folge haben. 15 von den technologischen Schwierigkeiten hat dieser
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, auf verschie- Ausweg zur Folge, daß nun nicht mehr die gesamte
denen Wegen eine größere Stabilität der Oberfläche Oberfläche durch eine elektrische »Oberfläche« abzu
erreichen oder eine Verminderung der Einflüsse geschirmt wird.
der Oberfläche einer Halbleiteranordnung auf deren Ganz ähnlich sind die Schwierigkeiten, falls z. B.
elektrischen Eigenschaften zu vermindern oder zu 20 ein pnp-Transistor eine Basiszone enthält, die mit
beseitigen, und zwar ohne die günstigen Eigen- einer starken η-leitenden Schicht umgeben ist. Hier
schäften der Halbleiteranordnung, ζ. B. den Ver- tritt die Schwierigkeit ein, daß die erreichbare Sperr-
stärkungsfaktor eines Transistors, zu verschlechtern. spannung zwischen Basis und Kollektor wegen der
Ein Weg besteht darin, die Umgebung des Tran- höheren Leitfähigkeit der Oberflächenschicht ver-
sistors, z. B. durch eine hermetisch abgeschlossene 25 mindert wird.
Umhüllung, konstant zu halten und somit die Ver- Weiter war es bereits bekannt, zur Verringerung
änderungen der Oberflächenbeschaffenheit der Halb- der Ladungsträgerlebensdauer oder zur Beeinflussung
leiteranordnung klein zu halten. der Temperaturabhängigkeit von Halbleiterkörpern
Einen grundsätzlichen anderen Weg beschreiten diese völlig mit Rekombinationszentren zu durchdie
bekannten Verfahren, bei denen die Oberfläche 30 setzen (deutsche Auslegeschrift 1011082). Dieses
durch eme besondere Schuteschicht, bedeckt wird. Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die elek-Zum
Beispiel kann man einen pnp-Transistor, bei irischen Eigenschaften in dem von den Rekombidem
also die Basiszone, aus η-leitendem Material nationszentren durchsetzten Zwischenraum zwischen
besteht, dadurch stabilisieren, daß man von der den Elektroden gestört werden. Oberfläche der Basiszone her ein Donatormaterial, 35 Schließlich" war es bekannt, die Lebensdauer der
beispielsweise Arsen, in die Basiszone hineindiffun- Minoritätsladungsträger in Silicium durch ein Getdieren
läßt und auf diese Weise die Oberfläche der terungs- bzw. Maskierungsverfahren zu erhöhen, bei
Basiszone mit einer wenige μΐη dicken η-leitenden dem der Siliciumkristall mit einer Schicht aus Nickel,
Schicht bedeckt, deren Leitfähigkeit höher ist-als die Kupfer oder Kobalt bedeckt und dann erhitzt wird,
des übrigen Basismaterials. Auf diese Weise wird 40 Dabei sollen die im Silicium, als Folge einer voranunter
der geometrischen Oberfläche der Basis eine gegangenen Temperaturbehandlung vorhandenen,
künstliche elektrische »Oberfläche« geschaffen, da die Lebensdauer herabsetzenden Rekombinationsdie
Minoritätsladungsträger in der Basis, im Falle Zentren aus dem Halbleiterkörper herausgezogen
des gewählten Beispiels Löcher, von dieser stärker und von der Metallschicht aufgenommen werden
η-leitenden Schicht abgestoßen werden und also 45 (USA.-Patentschrift 2 827 436).
die eigentliche geometrische Oberfläche nicht er- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
reichen. Nachteile der obengenannten Verfahren zu be-Da die Rekombinationsgeschwindigkeit der Defekt- seitigen und ein Verfahren zum Herstellen einer
elektronen mit Elektronen in der Oberfläche beson- Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors,
ders hoch gegenüber der im Volumen ist, diese 50 mit stabiler Oberflächenrekombination zu schaffen,
Rekombinationsgeschwindigkeit in der Basis in ganz die eine die Oberflächenrekombination fördernde
entschiedenem Maße das elektrische Funktionieren Schicht aus gleichem Halbleitermaterial mit gegeneines
Transistors bestimmt und außerdem die Ober- über der ursprünglichen Dichte erhöhter Rekombiflächenrekombination
sehr stark durch Veränderun- nationszentrendichte aufweist, gen der Oberflächenbeschaffenheit variiert, werden 55 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das
also die elektrischen Eigenschaften des Transistors die Rekombinationszentren erzeugende Dotierungsstabilisiert.
Es ist auch bekannt, diesen Effekt auf material nur so weit eindiffundiert wird, daß die
ähnliche Weise dadurch zu erreichen, daß die Basis- Kontakte durch die Oberflächenschicht mit erhöhter
zone ζ. B. eines pnp-Transistors durch Eindiffusion Rekombinationszentrendichte hindurchreichen,
eines Störstoffes mit einer p-leitenden Schicht um- 60 Damit wird eine stabile Oberfläche der Halbleitergeben
wird. Der so entstandene pn-übergang bildet anordnung geschaffen. Zur Erzeugung des ge-"wiederum
eine neue stabile elektrische Oberfläche. wünschten Leitfähigkeitstyps werden bekanntlich in
Die beiden genannten Verfahren haben den Nach- den Halbleiterkristall Stoffe eingebaut, die in ihm
teil, daß durch sie die gewünschten elektrischen Störstellen hervorrufen, die als Donatoren und
Eigenschaften des Transistors verschlechtert werden. 65 Akzeptoren wirken. Hierzu kommt z. B. im Falle von
Unter Umständen kann z. B. im Falle des pnp-Tran- Germanium und Silicium Elemente der III. oder
sistors die p-leitende Schicht auf der Basis sogar V.Gruppe des Periodensystems der Elemente in
einen Kurzschluß zwischen dem p-leitenden Emitter Frage. So wird z. B. Germanium des n-Leitungstyps
3 4
hergestellt, indem ζ. B. Antimon in diese als Stör- Wirkungsweise eines Transistors, der nach dem vorstellenmaterial
eingebracht wird. Diese Donatoren liegenden Verfahren hergestellt ist.
und Akzeptoren rufen beim Einbau in den Halbleiter In F i g. 1 handelt es sich beispielsweise um einen Energieniveaus hervor, die in der verbotenen Energie- nach der üblichen Legierungstechnik hergestellten zone sehr nahe an dem Leitungsband bzw. Valenz- 5 pnp-Germaniumtransistor. Der Halbleiterkörper 1 band liegen und die z. B. beim Germanium innerhalb ist eine Scheibe aus einkristallinem Germanium vom 0,1IeV und beim Silicium innerhalb 0,16 eV von η-Typ. Eine Schicht 2 mit gegenüber dem Inneren den betreffenden Bändern liegen. Dadurch sind diese des Halbleiterkörpers erhöhter Rekombinations-Donatoren bzw. Akzeptoren bereits bei Raum- zentrendichte umgibt ihn. Das Verfahren zur Hertemperatur praktisch vollständig ionisiert und haben io stellung dieser Schicht wird weiter unten beschrieben, ihr Elektron bereits an das Leitungsband abgegeben Die Elektroden des Transistors, die Emitterbzw, aus dem Valenzband aufgenommen und so die elektrode 3 und die Kollektorelektrode 4 sind vom Elektronenleitung bzw. Löcherleitung erhöht. P-Typ. Die beiden Elektroden 3 und 4 sowie die
und Akzeptoren rufen beim Einbau in den Halbleiter In F i g. 1 handelt es sich beispielsweise um einen Energieniveaus hervor, die in der verbotenen Energie- nach der üblichen Legierungstechnik hergestellten zone sehr nahe an dem Leitungsband bzw. Valenz- 5 pnp-Germaniumtransistor. Der Halbleiterkörper 1 band liegen und die z. B. beim Germanium innerhalb ist eine Scheibe aus einkristallinem Germanium vom 0,1IeV und beim Silicium innerhalb 0,16 eV von η-Typ. Eine Schicht 2 mit gegenüber dem Inneren den betreffenden Bändern liegen. Dadurch sind diese des Halbleiterkörpers erhöhter Rekombinations-Donatoren bzw. Akzeptoren bereits bei Raum- zentrendichte umgibt ihn. Das Verfahren zur Hertemperatur praktisch vollständig ionisiert und haben io stellung dieser Schicht wird weiter unten beschrieben, ihr Elektron bereits an das Leitungsband abgegeben Die Elektroden des Transistors, die Emitterbzw, aus dem Valenzband aufgenommen und so die elektrode 3 und die Kollektorelektrode 4 sind vom Elektronenleitung bzw. Löcherleitung erhöht. P-Typ. Die beiden Elektroden 3 und 4 sowie die
Während beim obenerwähnten bekannten Ver- ohmsche Basiselektrode 5 sind nach der bekannten
fahren solche Donatoren oder Akzeptoren zur Er- 15 Legierungstechnik hergestellt. Die Legierungstiefe
zeugung einer hochdotierten Oberfläche an der Basis- dieser drei Elektroden ist so groß, daß die Legiezone
verwendet werden, werden dagegen bei der rungsfronten 3', 4' und 5' durch die Schicht 2 mit
vorliegenden Erfindung wesentlich andere Stoffe be- der erhöhten Rekombinationszentrendichte hindurchnutzt,
welche nämlich Rekombinationszentren im reichen, so daß sich in dem Gebiet 6 zwischen
Halbleiter hervorrufen. Solche Rekombinations- ao Emitter und Kollektor sowie in der Basiszone kein
Zentren haben bekanntlich die Eigenschaft, die Re- Material mit erhöhter Rekombinationszentrendichte
kombinationsgeschwindigkeit im Halbleitermaterial befindet.
stark zu erhöhen und so die Lebensdauer der Wird an den Emitter-pn-Übergang eine Vor-Ladungsträger
im Halbleiter beträchtlich zu er- spannung in Durchlaßrichtung angelegt, so werden
niedrigen, indem an diesen Zentren oder mit Hilfe as Ladungsträger, im Falle des vorliegenden Beispiels
dieser Zentren die Minoritätsträger mit Majoritäts- Defektelektronen, vom Emitter 3 in den die Basisträgern
rekombinieren. Die nach der Erfindung zu zone bildenden Halbleiterkörper 1 injiziert. Die inverwendenden,
Rekombinationszentren hervorrufen- jizierten Defektelektronen wandern zum größten Teil
den Stoffe können auch dadurch von den üblicher- durch den Basisraum des Transistors zum in Sperrweise
als Donatoren und Akzeptoren verwendeten 30 richtung vorgespannten Kollektor 4.
Stoffen unterschieden werden, daß sie beim Einbau Ein für die Verstärkungseigenschaften des Tranins Halbleitermaterial ein oder mehrere Energie- sistors wichtiger Teil der in den Basisraum injizierten niveaus hervorrufen, welche in der verbotenen Ladungsträger diffundiert entsprechend ihrem Kon-Energiezone um mehr als 15% der Breite der ver- zentrationsgradienten in Richtung auf die Oberbotenen Energiezone von dem Leitungsband und 35 fläche 7 des Halbleiterkörpers 1 zu. Dieser in Richvon dem Valenzband entfernt liegen, d. h. bei Ger- tung Oberfläche diffundierte Teilstrom der injizierten manium um mehr als 0,11 eV und beim Silicium um Ladungsträger, also der Minoritätsladungsträger, mehr als etwa 0,17 eV, wobei diese Stoffe gegebenen- trägt durch Rekombination mit den Majoritätsfalls zusätzlich auch noch Energieniveaus, welche ladungsträgern, im Falle des Beispiels Elektronen, näher am Leitungsband oder Valenzband liegen, er- 40 Jn wesentlichem Maße zum Basisstrom bei, ohne der zeugen können. Verstärkung dienen zu können, da zur Verstärkung
Stoffen unterschieden werden, daß sie beim Einbau Ein für die Verstärkungseigenschaften des Tranins Halbleitermaterial ein oder mehrere Energie- sistors wichtiger Teil der in den Basisraum injizierten niveaus hervorrufen, welche in der verbotenen Ladungsträger diffundiert entsprechend ihrem Kon-Energiezone um mehr als 15% der Breite der ver- zentrationsgradienten in Richtung auf die Oberbotenen Energiezone von dem Leitungsband und 35 fläche 7 des Halbleiterkörpers 1 zu. Dieser in Richvon dem Valenzband entfernt liegen, d. h. bei Ger- tung Oberfläche diffundierte Teilstrom der injizierten manium um mehr als 0,11 eV und beim Silicium um Ladungsträger, also der Minoritätsladungsträger, mehr als etwa 0,17 eV, wobei diese Stoffe gegebenen- trägt durch Rekombination mit den Majoritätsfalls zusätzlich auch noch Energieniveaus, welche ladungsträgern, im Falle des Beispiels Elektronen, näher am Leitungsband oder Valenzband liegen, er- 40 Jn wesentlichem Maße zum Basisstrom bei, ohne der zeugen können. Verstärkung dienen zu können, da zur Verstärkung
Im Falle von Germanium oder Silicium kommen nur der Teil der Minoritätsladungsträger beiträgt,
z. B. als Stoffe zur Bildung von Rekombinations- der den Kollektor erreicht. Der Konzentrationszentren Gold, Kupfer, Nickel und Eisen in Frage. gradient, der die Diffusionsgeschwindigkeit zur Ober-So
bewirkt z. B. der Einbau von nur 1013 Atomen 45 fläche bestimmt, hängt davon ab, wie rasch die Mipro
cm3 Nickel im Germanium eine Zunahme der noritätsladungsträger durch Rekombination an der
Rekombinationsgeschwindigkeit gegenüber der im Oberfläche vernichtet werden. So ist es verständlich,
selben, mit diesen Zentren nicht dotierten Halbleiter daß Variationen der Rekombinationseigenschaften
auf das Hundertfache, praktisch ohne die Leitfähig- der Oberfläche den Anteil des in der Basis rekombikeit
zu ändern. 50 nierenden Minoritätsladungsträgerstromes am Ge-
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Halb- samtstrom dieser Ladungsträger und somit die Verleitermaterialien
von Germanium und Silicium be- Stärkung beeinflussen.
schränkt, sondern kann mit ähnlichem Vorteil auch Der in Richtung Oberfläche diffundierende Teilauf
andere halbleitende Stoffe, wie z. B. halbleitende strom wird in der nach dem Verfahren nach der ErVerbindungen,
angewendet werden. 55 rindung hergestellten Schicht 2 mit erhöhter Re-
Die Wirkungsweise einer nach dem vorliegenden kombinationsfähigkeit zur Rekombination veranlaßt.
Verfahren hergestellten Halbleiteranordnung soll am Da die Minoritätsladungsträger zum größten Teil
Beispiel eines nach der üblichen Legierungstechnik in der Schicht 2 rekombinieren, können sie größten-
hergestellten pnp-Germaniumtransistors erläutert teils nicht mehr, wie es ohne Vorhandensein dieser
werden mit der Bemerkung, daß das Verfahren nach 60 Schicht möglich wäre, die geometrische Oberfläche 7
der Erfindung nicht auf Transistoren und nicht auf erreichen; sie werden schon vorher in der Schicht 2
Halbleiteranordnungen aus Germanium oder Silizium vernichtet. Da die Rekombinationsfähigkeit der
beschränkt ist. Schicht 2 auf der Wirkung energetisch sehr fest im
F i g. 1 stellt einen stark vergrößerten, nicht maß- Kristallgefüge des Halbleiterkörpers 1 gebundenen
stäblichen schematischen Querschnitt eines nach dem 65 Rekombinationszentren beruht, ist der durch die
vorliegenden Verfahren hergestellten Transistors dar; Rekombination in der Schicht 2 erzeugte Ladungs-
Fig. 2 verdeutlicht den Begriff der Diffusionstiefe; trägerstrom zeitlich in weit höherem Maße konstant
F i g. 3 dient zur Erläuterung der verbesserten als der ohne das Vorhandensein dieser Schicht 2
durch Rekombination an der Oberfläche erzeugte Strom.
Wesentlich für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist, daß der pn-übergang des
Emitters und Kollektors so tief im Halbleiterkörper 1 liegt, daß die Schicht 2 mit erhöhter Rekombinationsgeschwindigkeit nicht in den Bereich 6 der Basiszone
zwischen dem Emitter und Kollektor hineinreicht. Wäre dies der Fall, so wurden auch die vom Emitter
dierten Elemente. Dies zeigt Kurve 1 der Fig. 2. Ck ist die Konzentration der im Halbleiterkörper
normalerweise vorhandenen Rekombinationszentren. C0 ist die Konzentration des oder der eindiffundier-5
ten Elemente an der Oberfläche. X ist eine von der Oberfläche in den Halbleiterkörper hineinweisende
Koordinate. Nach dem Obengesagten ist dann t± die
Diffusionstiefe. Durch Abtragen von der Oberfläche her, z. B. durch mechanische Bearbeitung oder Abin
die Basiszone injizierten und zum Kollektor wan- io ätzen, kann nach dem Diffusionsprozeß eine sehr gederaden
Minoritätsladungsträger in beträchtlichem nau bestimmbare Schicht der Dicke dx entfernt wer-Maße
rekombinieren, und es würde so die Strom- den, so daß als Schicht mit erhöhter Rekombinationsverstärkung des Transistors stark verkleinert. zentrendichte auf den Halbleiterkörper nur noch der
Gleichfalls ist bei der Durchführung des Ver- Bereich S1 übrigbleibt. Die Schichtdicke J1 kann jede
fahrens nach der Erfindung die Dicke der Schicht 2 15 Größe zwischen Null und tx haben. Man erhält so
und ihr Gehalt an Rekombinationszentren zu be- eine Oberflächenschicht der Dickey mit geringer
grenzen. Es ist nämlich bekannt, daß der Strom Konzentration von Rekombinationszentren. Wählt
eines elektrisch in Sperrichtung vorgespannten pn- man die Diffusionszeit kurz (Kurve 2 der Fig. 2), so
Überganges von der Dichte der am pn-übergang ist zu ersehen, daß man nun eine Schicht der Dicke S2
vorhandenen Rekombinationszentren abhängen kann, ao mit relativ größerer Dichte an Rekombinations-
Solche in Sperrichtung vorgespannten pn-Übergänge mit erhöhter Dichte der Rekombinationszentren finden
sich in dem hier abgehandelten Beispiel an der Berührungsfläche zwischen Kollektor 4 und Schicht 2.
Wenn die Dichte der Rekombinationszentren am pn-
zeugen.
Das Verfahren
Das Verfahren
zum Herstellen von Halbleiter-
Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Ein einkristallines Plättchen Germanium vom η-Typ, 2Ω·αη, (111)-orientiert, 2,4-2,4mm2, geläppt
auf 200 μΐη Dicke, wird elektrolytisch mit einer 1 bis 3 μΐη dicken Goldschicht bedeckt, eingebettet
Zentren erhält. Diffusionstiefe und Dicke der entfernten Schicht sind in diesem Falle t% bzw. dr
Es ist also möglich, durch die Kombination der Dauer und der Temperatur des Diffusionsprozesses
„„„„ Uiw ^««*..w -~ iw-w«™«».™«»«»«»^ ™~ r». 9S sowie eines Abtragungsprozesses die Oberflächen-Übergang
sehr groß ist, kann der Sperrstrom so groß schicht mit in weiten Grenzen willkürlich vorgebwerden,
daß eine Halbleiteranordnung mit einem barer Dicke und Rekombinationszentrendichte zu er-
oder mehreren solcher Übergänge schlechtere elektrische Eigenschaften hat als eine Halbleiteranordnung,
bei der solche Übergänge mit erhöhter Re- 30 anordnungen nach der Erfindung, deren Wirkungskombinationszentrendichte
des Übergangs nicht vor- weise oben beschrieben wurde, wird nun an einigen handen sind.
Die Schicht mit höherer Rekombinationsgeschwindigkeit läßt sich beispielsweise durch Eindiffundieren
eines Elementes von der Oberfläche her in den 35
Halbleiterkörper erzeugen. Als Diffusionsmaterialelemente kommen diejenigen Elemente in Frage, die
bekannterweise zur Bildung von Rekombinationszentren in Halbleitermaterialien führen. Die Konzentration der eindiffundierten Elemente fällt nach 40 in Aluminiumoxidpulver unter Stickstoff-Wasserstoffbekannten Diffusionsgesetzen in Richtung von der Atmosphäre 1 Stunde bei 735° C erhitzt. Während Oberfläche in das Innere des Halbleitergrundkörpers des Aufheizvorganges, beginnend bei etwa 370° C, ab. Damit nimmt auch die Dichte der Rekombi- bildet sich auf der Oberfläche des Germaniumnationszentren im gleichen Maße ab, bis an einem kristalle eine Gold-Germanium-Schmelze, die bei der Punkt im Inneren des Halbleiterkörpers ihre Kon- 45 Anwendung der Endtemperatur als Goldquelle für zentration gleich der nicht unterschreitbaren Kon- die Diffusion dient. Die eindiffundierten Goldatome zentration der in jedem Halbleitermaterial normaler- wirken als Rekombinationszentren. Die Diffusionsweise vorhandenen Rekombinationszentren, z. B. tiefe beträgt etwa 50 μπι. Das Aluminiumoxidpulver durch Gitterfehlstellen erzeugte Rekombinations- verhindert ein Zusammenlegieren des Germaniumzentren, ist. An diesem Punkt im Inneren Halbleiter- 50 plättchens mit anderen Plättchen, die im selben Difkörpers hört die Wirkung der Schicht 2 mit erhöhter fusionsprozeß auf gleiche Weise behandelt werden. Rekombinationszentrendichte praktisch auf. Der Ab- Nach dem Abkühlen des Germaniumplättchens wird stand dieses Punktes von der geometrischen Ober- das Aluminiumoxidpulver entfernt und das Plättchen fläche soll als Diffusionstiefe bezeichnet werden. in einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid
eines Elementes von der Oberfläche her in den 35
Halbleiterkörper erzeugen. Als Diffusionsmaterialelemente kommen diejenigen Elemente in Frage, die
bekannterweise zur Bildung von Rekombinationszentren in Halbleitermaterialien führen. Die Konzentration der eindiffundierten Elemente fällt nach 40 in Aluminiumoxidpulver unter Stickstoff-Wasserstoffbekannten Diffusionsgesetzen in Richtung von der Atmosphäre 1 Stunde bei 735° C erhitzt. Während Oberfläche in das Innere des Halbleitergrundkörpers des Aufheizvorganges, beginnend bei etwa 370° C, ab. Damit nimmt auch die Dichte der Rekombi- bildet sich auf der Oberfläche des Germaniumnationszentren im gleichen Maße ab, bis an einem kristalle eine Gold-Germanium-Schmelze, die bei der Punkt im Inneren des Halbleiterkörpers ihre Kon- 45 Anwendung der Endtemperatur als Goldquelle für zentration gleich der nicht unterschreitbaren Kon- die Diffusion dient. Die eindiffundierten Goldatome zentration der in jedem Halbleitermaterial normaler- wirken als Rekombinationszentren. Die Diffusionsweise vorhandenen Rekombinationszentren, z. B. tiefe beträgt etwa 50 μπι. Das Aluminiumoxidpulver durch Gitterfehlstellen erzeugte Rekombinations- verhindert ein Zusammenlegieren des Germaniumzentren, ist. An diesem Punkt im Inneren Halbleiter- 50 plättchens mit anderen Plättchen, die im selben Difkörpers hört die Wirkung der Schicht 2 mit erhöhter fusionsprozeß auf gleiche Weise behandelt werden. Rekombinationszentrendichte praktisch auf. Der Ab- Nach dem Abkühlen des Germaniumplättchens wird stand dieses Punktes von der geometrischen Ober- das Aluminiumoxidpulver entfernt und das Plättchen fläche soll als Diffusionstiefe bezeichnet werden. in einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid
Die Konzentration des auf die Oberfläche auf- 55 und Fluorwasserstoff behandelt. Dabei nimmt die
gebrachten, einzudiffundierenden Elementes, dessen Dicke des Plättchens auf 145 μΐη ab. Die noch ver-Aufbringen
z. B. elektrolytisch geschehen kann, ist,
sofern kein Schmelzprozeß stattfindet, 100% und somit vorgegeben. Findet bei der Diffusionstemperatur
sofern kein Schmelzprozeß stattfindet, 100% und somit vorgegeben. Findet bei der Diffusionstemperatur
ein Aufschmelzen einer sehr dünnen Oberflächen- 60 an der nach dem Ätzen neu entstandenen Oberfläche
schicht statt und wird so eine Legierung zwischen nur noch etwa 1016 cm~3. Das Plättchen von 145 μΐη
dem oder den aufgebrachten einzudiffundierenden
Elementen und dem Material des Halbleiterkörpers
gebildet, so ist die Konzentration an der Oberfläche
Elementen und dem Material des Halbleiterkörpers
gebildet, so ist die Konzentration an der Oberfläche
bleibende Schicht mit erhöhter Rekombinationsfähigkeit ist beiderseitig im Plättchen noch 22,5 μπι
dick. Die Dichte der Rekombinationszentren beträgt
Dicke wird nun nach bekannter, normaler Legierungstechnik zu einer pnp-Anordnung verarbeitet
und an elektrische Anschlüsse montiert. Die Le-
durch die Temperatur, bei der die Diffusion vor- 65 gierungstiefe der beiden p-leitenden Bereiche ist
genommen wird, bestimmt. Wird nun lange Zeit dif- größer als 30 μπι. Nach der Montage wird die Halbfundiert, so erhält man eine große Diffusionstiefe, leiteranordnung in bekannter Weise elektrolytisch in
mit kleinen Konzentrationsgradienten der eindiffun- verdünnter Kalilauge geätzt. Dabei werden weitere
4 μΐη der noch vorhandenen Golddiffusionsschicht
beiderseitig entfernt. Die Halbleiteranordnung wird getrocknet und in ein Gehäuse eingekapselt.
Ausführungsbeispiel 2 -
Eine einkristalline Germaniumscheibe vom n-Typ, 7Q-cm, (111)-orientiert, 20 mm Durchmesser,
rund, geläppt auf 300 μηι Dicke, wird in einer
Vakuumapparatur in einem Vakuum von besser als 10~5 Torr mit einer 0,5 μΐη dicken Schicht aus reinem
Eisen bedampft. Nach dem Aufdampfen des Eisens wird die Germaniumscheibe durch ein Graphitschiffchen
1 Minute auf 700° C zum Eindiffundieren des Eisens erhitzt. Die Germaniumscheibe
wird anschließend auf der Diffusionsseite geläppt, bis eine Scheibendicke von 200 μΐη erreicht ist. Dadurch
wird ein beträchtlicher Teil der Schicht mit erhöhter Dichte der Eisenatome, welche als Rekombinationszentren
wirken, abgetragen. Die Germaniumscheibe wird anschließend, beispielsweise durch Zersägen, in quadratische Plättchen von 2 mm
Kantenlänge zerteilt. Die einzelnen Plättchen werden durch chemisches Ätzen in einer wäßrigen Lösung
von Wasserstoffperoxid und Fluorwasserstoff auf eine Dicke von 145 μΐη gebracht und nach bekannter
Legierungstechnik zu pnp-Transistoren verarbeitet.
Ausführungsbeispiel 3
Ein einkristallines Plättchen aus Silicium vom p-Typ, 10Ω-cm, (111)-orientiert, von 400 μΐη
Dicke, wird in eine wäßrige Lösung eines Mangansalzes getaucht, herausgenommen, getrocknet und
sodann in einem Ofen unter normaler Atmosphäre bei 1000° C für 10 Minuten erhitzt, danach beiderseitig
auf 200 μΐη Dicke geläppt. Danach wird in bekannter Legierungstechnik aus dem Plättchen als
Grundkörper ein npn-Transistor hergestellt.
Die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Halbleiteranordnungen weisen eine Verbesserung
der zeitlichen Stabilität der elektrischen Eigenschaften auf. Außerdem zeigen sie einen günstigen
Verlauf des in üblicher Weise definierten Stromverstärkungsfaktors 0! bei wachsendem Kollektorstrom.
Bekanntlich fällt der Stromverstärkungsfaktor α' von Transistoren mit wachsendem KoI-
lektorstrom nach dem Erreichen eines Maximums beträchtlich ab, was häufig eine entscheidende Grenze
der Anwendbarkeit des Transistors im Bereich höherer Leistungen bedeutet. In Fig. 3 zeigen die
Kurven 1 und 2 den Verlauf von <%' mit wachsendem Kollektorstrom. Die Kurve 1 zeigt den Verlauf
von α.' bei einem nach dem vorliegenden Verfahren
hergestellten Transistor, dessen Geometrie der des für die Vergleichskurve 2 herangezogenen normalen
Transistors entspricht. Man erkennt den günstigen Verlauf, der Abfall der Kurve 1 nach dem Maximum
mit wachsendem Kollektorstrom ist geringer als der der Kurve 2. Das Maximum erreicht bei beiden etwa
den gleichen Wert.
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors, mit
im Innern des Halbleiterkörpers liegenden Kontaktgrenzflächen, die eine die Oberflächenrekombination
fördernde Schicht aus gleichem Halbleitermaterial mit erhöhter Rekombinationszentrendichte
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rekombinationszentren erzeugende Dotierungsmaterial nur so weit eindiffundiert
wird, daß die Kontakte durch die Oberflächenschicht mit erhöhter Rekombinationszentrendichte
hindurchreichen.
2. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Halbleiterkörper die Kontaktelektroden vor dem Eindiffundieren des die
Rekombinationszentren erzeugenden Dotierungsmaterials einlegiert werden.
3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Oberfläche des Halbleiterkörpers eines oder mehrere der Elemente Gold, Kupfer, Nickel oder Eisen eindiffundiert
werden.
4. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Oberflächenschicht mit erhöhter Rekombinationszentrendichte
durch die Vorgabe von Diffusionszeit und Diffusionstemperatur sowie durch mechanisches
und/oder chemisches oder auch elektrochemisches Abtragen eines Teils der Oberflächenschicht des Halbleiterkörpers nach
dem Diffusionsprozeß eingestellt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909520/387
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP26283A DE1295089B (de) | 1960-12-23 | 1960-12-23 | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors |
| US151256A US3152024A (en) | 1960-12-23 | 1961-11-09 | Semiconductor device and method of manufacturing |
| GB45616/61A GB1017101A (en) | 1960-12-23 | 1961-12-20 | Improvements in or relating to methods of manufacturing transistors |
| GB40377/65A GB1017102A (en) | 1960-12-23 | 1961-12-23 | Improvements in or relating to methods of manufacturing transistors |
| FR882975A FR1308921A (fr) | 1960-12-23 | 1961-12-23 | Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur, en particulier d'un transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP26283A DE1295089B (de) | 1960-12-23 | 1960-12-23 | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1295089B true DE1295089B (de) | 1969-05-14 |
Family
ID=7370398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEP26283A Pending DE1295089B (de) | 1960-12-23 | 1960-12-23 | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Transistors |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3152024A (de) |
| DE (1) | DE1295089B (de) |
| GB (2) | GB1017101A (de) |
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| DE1252809B (de) * | 1962-12-17 | 1967-10-26 | Tektronix, Inc., Beaverton, Oreg. (V. St. A.) | Halbleiterdiode mit einem einkristallinen Halbleiterkörper und mit Rekombinationszentren in der n- und in der p-Zone und Verfahren zum Herstellen |
| US3246172A (en) * | 1963-03-26 | 1966-04-12 | Richard J Sanford | Four-layer semiconductor switch with means to provide recombination centers |
| US3366850A (en) * | 1963-09-10 | 1968-01-30 | Solid State Radiations Inc | P-n junction device with interstitial impurity means to increase the reverse breakdown voltage |
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| GB1145075A (en) * | 1965-04-07 | 1969-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
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Family Cites Families (1)
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1960
- 1960-12-23 DE DEP26283A patent/DE1295089B/de active Pending
-
1961
- 1961-11-09 US US151256A patent/US3152024A/en not_active Expired - Lifetime
- 1961-12-20 GB GB45616/61A patent/GB1017101A/en not_active Expired
- 1961-12-23 GB GB40377/65A patent/GB1017102A/en not_active Expired
Patent Citations (5)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1017102A (en) | 1966-01-12 |
| GB1017101A (en) | 1966-01-12 |
| US3152024A (en) | 1964-10-06 |
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