DE1439959B2 - Verfahren zum herstellen niederohmiger elektrischer kontakte an duennen halbleiterzonen - Google Patents
Verfahren zum herstellen niederohmiger elektrischer kontakte an duennen halbleiterzonenInfo
- Publication number
- DE1439959B2 DE1439959B2 DE19641439959 DE1439959A DE1439959B2 DE 1439959 B2 DE1439959 B2 DE 1439959B2 DE 19641439959 DE19641439959 DE 19641439959 DE 1439959 A DE1439959 A DE 1439959A DE 1439959 B2 DE1439959 B2 DE 1439959B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- zone
- diffused
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum F i g. 2 ist die Seitenansicht des mit pn-Übergän-
Herstellen niederohmiger elektrischer Kontakte an gen versehenen Halbleitermaterials;
dünnen, durch Diffusion erzeugten Zonen in einer F i g. 3 ist die Seitenansicht der Halbleiterscheibe
Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Halb- mit eindiffundierten Emitterzonen;
leiterkörper. Bei der Herstellung einer jeden Halb- 5 F i g. 4 ist eine Seitenansicht der Scheibe nach
leiteranordnung ist die Erzeugung von mechanisch F i g. 3 und zeigt die epitaktische Schicht gemäß der
stabilen, mit niedrigem elektrischen Widerstand be- Erfindung;
hafteten ohmschen Kontakten an einer Halbleiter- F i g. 5 zeigt in der Aufsicht eine Halbleiterscheibe,
scheibe einer der wesentlichen Schritte. Für kleinere welche zur Trennung der Halbleiterzonen mit Grä-
Halbleiteranordnungen der Nachrichtentecknik wur- io ben versehen und geätzt wurde;
den zu diesem Zwecke eine größere Anzahl von Ver- F i g. 6 ist die Seitenansicht einer Scheibe, die
fahren entwickelt, welche Kontakte ergeben, die im längs der Linie VI-VI in Fig. 5 geschnitten wurde;
Bereich kleiner Ströme und minimaler mechanischer F i g. 7 ist die Seitenansicht einer Halbleiterscheibe
Spannungen brauchbar sind. Andererseits sind aber mit Folienkontakten;
für Leistungshalbleiteranordnungen allgemein an- 15 F i g. 8 ist die Seitenansicht einer Halbleiterscheibe
wendbare Herstellungsverfahren nicht bekannt. So wie in F i g. 3, jedoch mit einer Siliciumdioxidschicht,
ist in verschiedenen Fällen das Aufschmelzen speziel- welche eine Verfahrensstufe eines anderen Ausfühler
Legierungen direkt auf den Halbleiterkörper vor- rungsbeispiels der Erfindung zeigt;
gesehen. F i g. 9 ist die Seitenansicht einer Halbleiterscheibe
gesehen. F i g. 9 ist die Seitenansicht einer Halbleiterscheibe
Bei allen Halbleiteranordnungen ist es erwünscht, 20 gemäß F i g. 8, die mit einer epitaktischen Silicium-
daß an dem Halbleiterkörper ohmsche Anschlüsse schicht versehen wurde;
mit niedrigem Widerstand vorhanden sind. Dennoch Fig. 10 zeigt die Seitenansicht einer Halbleiterist
dies nicht immer zu erreichen. Zum Beispiel wird scheibe nach F i g. 9 mit angebrachten Folienkonbei
der Herstellung von Legierungskontakten der takten.
Halbleiterkörper bis zu einer beträchtlichen Tiefe 25 Die Zeichnungen dienen nur zur Veranschau-
geschmolzen, und sehr flache, nicht in den Halb- lichung und sind nicht maßstabgerecht gezeichnet
leiterkörper eindringende Kontakte sind über grö- und besitzen auch nicht untereinander denselben
ßere Flächen schwierig oder überhaupt nicht her- Maßstab.
zustellen. So kann z. B. auf einer sehr dünnen dif- Zur Erleichterung der Beschreibung und des Verfundierten
Schicht mit einer Dicke in der Größen- 30 ständnisses wird die Erfindung im Zusammenhang
Ordnung von 7,5 μΐη eine Kontaktfolie über eine grö- mit der Herstellung eines Halbleiterblocks aus SiIißere
Fläche nicht direkt anlegiert werden, ohne daß cium beschrieben. Selbstverständlich können auch
die Schicht von dem Folienmetall durchdrungen andere Halbleitergrundstoffe verwendet werden, so
wird. Die Durchdringung der Schicht zerstört aber z. B. Germanium, womit analoge Strukturen aufgedie
Eigenschaften der diffundierten Schicht. Deshalb 35 baut werden können. Auch kann das Silicium oder
ergibt das direkte Legieren unter diesen Umständen das andere Halbleitermaterial, das verwendet wird,
keine brauchbaren Kontakte. so behandelt werden, daß der Leitfähigkeitstyp der
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Er- einzelnen Schichten umgekehrt wie in den Beispielen
findung, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe liegt; außerdem wird die Erfindung mit Bezug auf
Halbleiteranordnungen, die diffundierte Schichten 40 die Herstellung eines steuerbaren Gleichrichters vom
enthalten, leicht über jede gewünschte Flächenaus- pnpn-Typ beschrieben, obgleich sie allgemein ange-
dehnung mit guten Kontaktanschlüssen mit niedri- wendet werden kann.
gern ohmschen Widerstand versehen werden können, In F i g. 1 ist ein einzelner Siliciumkristall 12 dar-
die z. B. auch in Hochleistungsanlagen angewendet gestellt, der eigenleitend (intrinsic) ist oder ein
werden können. 45 hoher Widerstand und vom p- oder n-Leitungstyp
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ist. Zum Zwecke der Beschreibung kann angenomlöst,
daß auf der Oberfläche der Halbleiteranord- men werden, daß der Körper die Form einer runden
nung im Bereich der diffundierten Zone eine Schicht Scheibe hat und eine Dicke zwischen etwa 175 und
aus Halbleitermaterial vom gleichen Leitungstyp wie 225 μΐη besitzt. Die Scheibe 12 kann nach bekannten
die diffundierte Zone, aber mit einem im Verhältnis 50 Verfahren gewonnen werden. Zum Beispiel kann ein
zum Material dieser Zone sehr niedrigen spezifischen einzelner Siliciumkristallstab aus einer Schmelze geWiderstand
epitaktisch aufgebracht wird, und daß zogen werden, die mindestens ein Element aus der
dann an die epitaktisch aufgebrachte niederohmige Gruppe III oder V des Periodischen Systems je nach
Schicht eine Metallfolie anlegiert wird. dem gewünschten Leitungstyp enthält. Wenn eigen-
Aus der Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, 55 leitendes Material verwendet wird, ist keine Verun-
Bd. 48 (1960), Nr. 9, S. 1642 und 1643 ist ein Tran- reinigung notwendig. Eine Scheibe kann von dem
sistor bekanntgeworden, der eine epitaktisch nieder- Stab ζ. B. mit Hilfe einer Diamantsäge abgeschnitten
geschlagene Schicht enthält. Durch diese Schicht werden. Danach kann die Oberfläche, wenn notwen-
wird das Schaltverhalten des Transistors verbessert dig, geglättet werden, indem sie geläppt, geätzt oder
und außerdem sein Frequenzbereich erhöht. Das der 60 in ähnlicher Weise behandelt wird Das Silicium kann
Erfindung zugrunde liegende Problem tritt bei dem p-leitend sein und einen spezifischen Widerstand von
bekannten Transistor jedoch nicht auf. größenordnungsmäßig 100 Ohm/cm haben oder
Die Erfindung wird an Hand der folgenden ins η-leitend, mit einem spezifischen Widerstand von
Einzelne gehenden Beschreibung und den Zeich- etwa 20 Ohm/cm. Es kann aber gegebenenfalls auch
nungen näher erläutert. 65 Material mit niedrigerer oder höherer Leitfähigkeit
F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Halbleiter- verwendet werden.
scheibe, welche zur Herstellung einer Halbleiter- Wenn der Kristall 12 aus η-leitendem Silicium be-
anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dient; steht, werden p-leitende Schichten auf den gegen-
3 4
überliegenden Flachseiten 14 und 16 erzeugt. Ein wendet, die einen Wasserstoffstrom mit Siliciumtypisches
Verfahren, mit dem dies erreicht werden tetrachlorid sättigt. Der Ofen ist mit einer Heizeinkann,
besteht darin, die Scheibe oder den Kristall 12 richtung, z. B. einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung
in einen Diffusionsofen einzubringen, dessen hei- versehen, mit deren Hilfe der Halbleiterkörper auf
ßeste Zone auf einer Temperatur im Bereich von 5 eine geeignete Temperatur aufgeheizt werden kann,
etwa 1100 bis 12500C liegt, und der eine Atmo- z.B. auf etwa 1150 bis 12800C im Falle von SiIisphäre
eines Akzeptormaterials, z.B. Indium, GaI- cium. Der Siliciumkörper wie in Fig. 3 wird auf
lium, Aluminium oder Bor enthält. Das Akzeptor- einem Silicium- oder Graphitpodest innerhalb des
material kann von einem Tiegel geliefert werden, der Quarzraumes untergebracht. Zunächst wird trockein
dem Ofen auf eine solche Temperatur aufgeheizt io ner Wasserstoff durch das Reaktionsgefäß geführt,
wird, daß der gewünschte Dampfdruck und die ge- so daß Oberflächenoxide vom Kristall entfernt werwünschte
Oberflächenkonzentration des Diffusions- den, zumindest an den Stellen, an denen guter elekstoffes
gesichert ist. Bei den üblichen Akzeptorstof- irischer Kontakt gewünscht wird. Eine derartige
fen liegt diese Temperatur im Bereich von etwa 600 Behandlung kann z.B. bei 1295°C eine halbe
bis 1200° C. Die Akzeptorverunreinigung diffundiert 15 Stunde lang oder langer durchgeführt werden. Dain
die Flachseiten 14 und 16 der Trägerscheibe 12 bis nach wird die Temperatur des Siliciumkristalls auf
zur gewünschten Tiefe, z. B. 38 bis 50 μΐη, ein. Un- die gewünschte Zersetzungstemperatur des Tetraerwünschte Schichten an den Schmalseiten des Kri- Chlorids abgesenkt, z. B. auf 1250° C.
stalls 12 können durch Läppen oder andere bekannte Das Siliciumtetrachlorid wird auf eine Tempera-Abtragungsverfahren entfernt werden. An den Be- 20 tür aufgeheizt, welche genügend hoch ist, daß es in rührungsflächen der entstandenen p-leitenden Zonen einer Konzentration von etwa 2 Molprozenten in 17 und 18 mit dem Hauptteil 20 des Kristalls 12 wer- den Wasserstoff aufgenommen wird. Das verwenden pn-Übergänge 22 und 24 gebildet. dete Dotierungsmaterial hat zweckmäßigerweise
stalls 12 können durch Läppen oder andere bekannte Das Siliciumtetrachlorid wird auf eine Tempera-Abtragungsverfahren entfernt werden. An den Be- 20 tür aufgeheizt, welche genügend hoch ist, daß es in rührungsflächen der entstandenen p-leitenden Zonen einer Konzentration von etwa 2 Molprozenten in 17 und 18 mit dem Hauptteil 20 des Kristalls 12 wer- den Wasserstoff aufgenommen wird. Das verwenden pn-Übergänge 22 und 24 gebildet. dete Dotierungsmaterial hat zweckmäßigerweise
Danach wird eine Emitterzone in einer der p-lei- ebenfalls die Form eines Chlorides oder Halogenides
tenden Zonen durch Eindiffusion eines Donators, 25 und ist vorzugsweise in dem Siliciumtetrachlorid entz.
B. Antimon, Arsen, Phosphor o. ä. erzeugt. Die halten, obgleich es auch in einer anderen Sättigungs-Eindiffusion
des η-Leitung hervorrufenden Materials vorrichtung eingeführt werden kann. Auf jeden Fall
wird in derselben Weise durchgeführt, wie eben im wird genügend Dotierungsmaterial verwendet, daß
Zusammenhang mit der Eindiffusion des p-Leitung eine sehr hohe Verunreinigungskonzentration in der
erzeugenden Materials beschrieben. Die Emitterzone 3o erzeugten epitaktischen Siliciumschicht entsteht. Zum
wird in einem örtlich begrenzten Bereich erzeugt. Beispiel wird im Falle der Verwendung von Arsen
Deshalb ist es wünschenswert, diese Diffusion durch als Verunreinigungsstoff eine so große Menge davon
eine geeignete Maske hindurch vorzunehmen, damit verwendet, daß seine Konzentration in der epitakder
Emitter nur dort, wo er benötigt wird, erzeugt tisch gewachsenen Schicht in der Größenordnung
wird. Dies kann leicht erreicht werden, indem man 35 von 5 ■ 1019 Atomen/cm3 liegt. Nachdem der Wasdie
Oberfläche der p-leitenden Zone 17 zu Silicium- serstoff mit dem Siliciumchlorid angereichert wurde,
dioxid oxydiert. Eine ausgewählte Fläche des Di- wird er in einer Durchflußmenge von etwa 1 l/min
oxids wird entfernt, z. B. durch Ätzung mit Flußsäure in den Reaktionsraum geführt. Unter diesen Bedin-
oder durch andere chemische Verfahren, wodurch gungen entsteht eine Schicht 36 aus epitaktisch gedie
p-leitende Schicht 17 dort freigelegt wird, wo 40 wachsenem Silizium von über 1 μΐη Dicke in etwa
die Diffusion stattfinden soll. Dann wird die Scheibe 30 Minuten auf der gesamten freiliegenden Oberin
einen Diffusionsofen eingebracht, in dem eine fläche (s. F i g. 4). Es wird eine Schicht von etwa 25
Atmosphäre der gewünschten Donatorverunreini- bis 50 μΐη Dicke hergestellt. Es muß darauf hingegung
vorhanden ist, und die Diffusion wird wie zu- wiesen werden, daß die Zeit, in der die epitaktische
vor beschrieben durchgeführt. Die erzeugte Emit- 45 Schicht hergestellt wird, mit Bezug auf die Difterzone
28 kann eine Dicke in der Größenordnung fusionszeit so kurz sein kann, daß die pn-Übergänge
von 7,5 bis 15 μπι oder mehr haben. So kann z. B. nur unbedeutend verändert werden. In dem Falle, in
mit Phosphor als Donator eine Zone von etwa 25 μΐη dem die Zeitdauer ausreicht, um einen pn-übergang
Dicke erzeugt werden. An der Grenzfläche zwischen zu verlagern, wird dies bereits bei der Herstellung
der Emitterzone 28 und der p-leitenden Schicht ent- 50 des pn-Übergangs durch das Diffusionsverfahren in
steht der Emitter-pn-Übergang 31 (s. Fig. 3). Der Rechnung gestellt.
Rest der Dioxidschicht kann nach bekannten Ver- Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß
fahren entfernt werden, z. B. durch lichtempfindliche die so hergestellte epitaktische Schicht 36 keine
Verfahren. Funktion in der Halbleiteranordnung hat. Demzu-
Gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung 55 folge brauchen die strengen Anforderungen, welche
wird nun eine epitaktisch gewachsene Siliciumschicht normalerweise bei Halbleiteranordnungen gestellt
auf der gesamten oberen Flachseite des Gerätes vor- werden müssen, nicht beachtet zu werden, insoweit
gesehen. Die Art und Weise, wie man epitaktische die epitaktische Schicht betroffen wird. Der spezifische
Schichten aus Halbleitermaterial anbringt, ist nicht Widerstand der epitaktischen Schicht sollte so klein
ein Teil der Erfindung. Obgleich verschiedene Ver- 6° sein, daß der entartete Zustand erreicht ist, d. h., er
fahren brauchbar sind, werden derartige Schichten sollte kleiner als 0,01 Ohm/cm sein. Es sind zwar
oder Häutchen zweckmäßig mit gesteuerter Dicke einkristalline Schichten erwünscht, aber sie brau-
und gesteuertem Leitungstyp durch Reduktion von chen nicht perfekt zu sein. Oberflächengüte und
dotiertem Siliciumtetrachlorid mit Hilfe von Wasser- Kristallvollkommenheit sind nicht wesentlich, aber
stoff hergestellt. Zu diesem Zweck wird der Halb- 65 natürlich sollten die Schichten gut an der diffundier-
leiterkörper in einer Reaktionszone untergebracht, ten Scheibe anhaften, und zwar mit einer möglichst
z. B. in einem wassergekühlten, aus Quarz bestehen- geringen Anzahl von Leerstellen an der Berührungs-
den Reaktionsraum. Es wird eine Vorrichtung ver- fläche.
5 6
Die Anordnung ist nun bereit zur Anbringung der gesättigt ist, durchgeführt wird. Es entsteht eine
ohmschen Kontakte. Zu diesem Zweck werden der Oxidschicht 60 (s. F i g. 8) auf der ganzen Scheibe.
Emitterbereich 28 und der Teil der epitaktischen Die diffundierte Emitterschicht 28 wird dann durch
Schicht 36, der damit verbunden ist, seitlich vom die Siliciumdioxidschicht 60 hindurch freigelegt. Dies
Rest der Anordnung elektrisch isoliert, und zwar 5 kann mit Hilfe einer geeigneten Ätzung durchgeführt
durch Gräben 40 und 42, welche bis unter den Emit- werden, z. B. durch Ätzung mit einer Flußsäureter-pn-Übergang
31 reichen (s. Fig. 5 und 6). Das lösung. Es muß darauf hingewiesen werden, daß Einbringen der Gräben kann leicht in der Weise vor- dieser Verfahrensschritt sorgfältig gesteuert werden
genommen werden, daß die oben angegebene Ätz- muß, so daß nur die Emitteroberfläche freigelegt
flüssigkeit verwendet wird, indem zunächst die Ober- io wird. Die niederzuschlagende epitaktische Schicht
fläche mit einem gegen die Ätzflüssigkeit beständigen muß den Emitter berühren, aber sie darf nicht die
Überzug, wie z. B. Apiezonwachs, überzogen wird, den Emitter umgebende p-leitende Zone berühren,
und dann die Stellen, an denen Halbleitermaterial Nachdem die diffundierte Emitterzone freigelegt ist,
entfernt werden soll, mit einem scharfen Werkzeug wird eine epitaktische Schicht 62 (s. F i g. 9) auf der
durch den Überzug bis auf das Silicium markiert 15 oberen Flachseite nach dem oben angegebenen Verwerden.
Gleichzeitig wird der Teil 43 der Anord- fahren aufgebracht. Die epitaktische Siliciumschicht
nung, der innerhalb des Emitterringes 28 liegt, bis zu 62 und das Oxid 60 werden innerhalb des Emittereiner
solchen Tiefe geätzt, daß das übrigbleibende rings 28 weggeätzt, wodurch die Basiszone 17 zwi-Material,
das in die Basiszone 17 bis zum pn-Uber- sehen ihnen freigelegt wird (s. Fig. 10). Ähnlich
gang 22 hineinreicht, die gewünschten elektrischen 20 kann der Teil der Oxidschicht, der die untere Flach-Eigenschaften
für den Basiszonenanschluß hat. seite der Emitterzone 18 bedeckt, entfernt werden,
Dann werden Folienkontakte auf die epitaktische z. B. durch Abläppen. Ein Emitterkontakt 64 vom
Schicht, auf die freigelegte p-leitende Schicht 17 n-Leitungstyp, ein Basiskontakt 68 vom p-Leitungs-
innerhalb des Emitterrings 28 und auf die Emitter- typ und ein Emitterkontakt 70 vom p-Leitungstyp
schicht 18 auf der Unterseite der Scheibe aufgebracht. 25 werden dann an der Anordnung angebracht, indem
Der Folienkontakt 48 (s. F i g. 7) auf der epitaktischen geeignete Folien angeschmolzen werden, entspre-
Schicht oberhalb der Emitterzone 28 kann z. B. aus chend dem oben beschriebenen Verfahren oder
einer Folie hergestellt werden, die aus wenigstens durch andere bekannte Verfahren,
einem geeigneten η-Leitung erzeugenden Material, Ein besonderer Vorteil des eben beschriebenen
z. B. Antimon, Arsen oder Phosphor, und einem 30 Verfahrens mit einer Oxidschicht ist der, daß weniger
neutralen Metall, wie Gold, besteht. Sie kann z. B. lästige Verfahrensschritte angewendet werden
aus 0,5 bis 1 Gewichtsprozent Antimon und 99 bis müssen, wenn die Reproduzierbarkeit der elektrischen
99,5 Gewichtsprozent Gold zusammengesetzt sein. Eigenschaften gesichert werden soll. Außerdem kann
Die Folie 52 für die p-leitende Zone 43 innerhalb das epitaktisch gewachsene Silicium auf dem Oxid
des diffundierten Emitterringes 28 und auch die Folie 35· von der Art sein, daß die örtliche Auffindbarkeit
54 für die p-leitende Emitterzone 18 ,können aus des diffundierten Emitters leichter erzielt werden
wenigstens einem p-Leitung erzeugenden Material, kann, wenn die Anschlußteile an der richtigen Stelle
wie Bor, Aluminium, Gallium oder Indium, und angebracht werden sollen.
einem neutralen Metall, wie z. B. Gold, hergestellt Die Erfindung soll an Hand des folgenden spezisein.
Eine typische Legierung zur Herstellung der- 40 eilen Beispiels näher beschrieben werden, in welchem
artiger Folien besteht aus 0,1 Gewichtsprozent Bor die Einzelheiten nur zur Veranschaulichung und
und dem Rest Gold. Die Folien werden durch Auf- nicht zur Begrenzung angegeben sind. Es wird eine
heizen auf eine Temperatur in der Größenordnung η-leitende Siliciumscheibe von etwa 175 μΐη Dicke
von etwa 400 bis 700° C in einem Ofen auflegiert, mit einem spezifischen Widerstand von 20 Ohm/cm
der auf etwa 10~2 und vorzugsweise auf 10~5 Torr 45 verwendet. Sie wird in eine evakuierte wassergekühlte
evakuiert ist. Quarzröhre eingebracht und dann etwa 12 Stunden
In Anbetracht der Tatsache, daß eine Schicht von lang in einer Aluminiumatmosphäre bei einer Tem-
epitaktischem Silicium von merklicher Dicke zu- peratur von etwa 1200° C beheizt. Die Aluminium-
nächst auf die diffundierte Emitterfläche 28 aufge- atmosphäre wird durch ein Gefäß mit Aluminium,
bracht wurde, kann das Auflegieren des Anschlusses, 50 welches in dem Ofen sich auf der gleichen Tempe-
wie eben beschrieben, leicht durchgeführt werden ratur befindet, hergestellt. Das Aluminium diffun-
ohne Gefahr, daß der Anschluß durch die Emitter- diert in alle Oberflächen der Scheibe bis zu einer
pn-Übergangsflache 31 durchdringt, wie es bisher Tiefe von etwa 38 um. Die Schmalseiten der
häufig geschah. So wird durch diesen einfachen Scheibe werden bis auf die η-leitende Innenschicht
Schritt des Aufbringens einer epitaktischen Silicium- 55 abgeläppt.
schicht das Anbringen solcher Anschlüsse an sehr Danach werden die oberen Scheibenflächen
dünnen diffundierten Schichten oder auch an dicke- oxydiert, indem sie in einer Atmosphäre, welche aus
ren Schichten, an denen bisher ein Anschluß schwierig einem mit Wasserdampf gesättigten Gas besteht, auf
angebracht werden konnte, erleichtert. 1200° C einige Stunden lang erwärmt werden. Eine
Die Legierungsanschlüsse an Halbleiteranordnun- 60 Fläche von Ringform auf der oberen Oberfläche wird
gen können gemäß einer anderen Ausführungsform freigelegt, indem das Oxid mit Hilfe von wäßriger
hergestellt werden, bei dem eine Scheibe, wie sie in Flußsäure aufgelöst wird. Die Scheibe wird dann
F i g. 3 dargestellt ist, mit einer Oxidschicht bedeckt wieder in die Quarzröhre getan, und es wird Phos-
wird, bevor die epitaktische Schicht abgeschieden phor in die freigelegten Oberflächen eindiffundiert,
wird. Eine Oxidschicht kann leicht durch Erwär- 65 Dies wird bei einer Temperatur von etwa 1200° C
mung des Siliciumkörpers auf eine Temperatur von in einer Atmosphäre von Phosphor durchgeführt,
etwa 1200° C gewonnen werden, welche mehrere wobei die Diffusionszeit etwa 6 Stunden beträgt. Da-'
Stunden in einem Gasstrom, der mit Wasserdampf durch werden Emitterzonen von etwa 10 μπα Tiefe
hergestellt. Dann wird der Siliciumkörper auf eine
Temperatur von 12700C aufgeheizt, während eine
Mischung aus 2 Molprozent Siliciumtetrachlorid in Wasserstoff in den Ofen eingeleitet wird. Der Dampf
ist mit Phosphor als Leitungstyp bestimmender Verunreinigung gesättigt. Diese Mischung wird in den
Ofen mit einer Durchflußrate von 11 pro Minute etwa 30 Minuten lang eingeführt, wodurch eine etwa
25 μπι dicke epitaktische Schicht aus Silicium entsteht.
Das epitaktisch niedergeschlagene Silicium, das direkt über der diffundierten Emitterzone liegt, wird
durch Ätzung um diese Zone isoliert, wobei durch das epitaktische Silicium hindurch und in die Halbleiterscheibe
hinein bis zu einer Tiefe unterhalb der Berührungsfläche des Emitters und der p-leitenden
Schicht, mit der er verbunden ist, geätzt wird. Die Oxidschicht auf der Unterseite der Scheibe wird
weggeläppt. Dann werden etwa 19 μπι starke Folien,
die aus 0,5 Gewichtsprozent Antimon und dem Rest Gold bestehen, auf das epitaktisch niedergeschlagene
Silicium über dem Emitter auf der Oberseite der Scheibe aufgelegt, während Folien aus 0,1 Gewichtsprozent
Bor und dem Rest Gold auf die Basiszone und den Emitter an der Unterseite aufgebracht werden.
Die Folien werden in die Scheibe einlegiert, indem die Zusammenstellung etwa 10 Minuten lang
auf etwa 700° C in einem evakuierten Ofen aufgeheizt wird.
Obgleich die Erfindung mit Bezug auf die Herstellung eines pnpn-Halbleiterbauelementes beschrieben
wurde, erscheint es selbstverständlich, daß die Erfindung allgemein angewendet werden kann, wenn
Anschlüsse an einer Halbleiteranordnung angebracht werden sollen, die eine dünne diffundierte Schicht
enthält oder eine dickere diffundierte Schicht, an der normale Verfahren nicht leicht angewendet
werden können.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen niederohmiger elektrischer Kontakte an dünnen, durch Diffusion
erzeugten Zonen in einer Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung im Bereich der diffundierten Zone eine Schicht aus Halbleitermaterial
vom gleichen Leitungstyp wie die diffundierte Zone, aber mit einem im Verhältnis
zum Material dieser Zone sehr niedrigen spezifischen Widerstand epitaktisch aufgebracht wird,
und daß dann an die epitaktisch aufgebrachte niederohmige Schicht eine Metallfolie anlegiert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine epitaktisch gewachsene
Schicht von etwa 25 bis 50 μπι Dicke erzeugt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diffundierte Zone und die
auf ihr ruhende epitaktisch gewachsene Schicht von anderen Teilen der Halbleiteranordnung
durch Gräben in den Halbleiterkörper bis zu einer Tiefe unterhalb der diffundierten Schicht
elektrisch isoliert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers
zunächst mit einer Oxidschicht versehen wird, daß dann die Oxidschicht über der durch
Diffusion erzeugten Zone örtlich begrenzt entfernt wird und daß schließlich auf der so freigelegten
Halbleiteroberfläche die niederohmige Schicht epitaktisch aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Metallfolie anlegiert wird, die n- oder p-Leitung erzeugendes Dotierungsmaterial
enthält.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109519/127
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US25381863A | 1963-01-25 | 1963-01-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1439959A1 DE1439959A1 (de) | 1968-12-19 |
DE1439959B2 true DE1439959B2 (de) | 1971-05-06 |
Family
ID=22961829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19641439959 Pending DE1439959B2 (de) | 1963-01-25 | 1964-01-18 | Verfahren zum herstellen niederohmiger elektrischer kontakte an duennen halbleiterzonen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE642969A (de) |
CH (1) | CH416841A (de) |
DE (1) | DE1439959B2 (de) |
GB (1) | GB1009811A (de) |
-
1963
- 1963-12-31 GB GB5128463A patent/GB1009811A/en not_active Expired
-
1964
- 1964-01-18 DE DE19641439959 patent/DE1439959B2/de active Pending
- 1964-01-21 CH CH68264A patent/CH416841A/de unknown
- 1964-01-24 BE BE642969A patent/BE642969A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH416841A (de) | 1966-07-15 |
GB1009811A (en) | 1965-11-10 |
DE1439959A1 (de) | 1968-12-19 |
BE642969A (de) | 1964-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE961913C (de) | Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit p-n-UEbergaengen | |
DE949512C (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern | |
DE1764281C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung | |
DE2727557A1 (de) | Verfahren zur bildung von monokristallinem siliciumcarbid | |
DE1032404B (de) | Verfahren zur Herstellung von Flaechenhalbleiterelementen mit p-n-Schichten | |
DE1292256B (de) | Drift-Transistor und Diffusionsverfahren zu seiner Herstellung | |
DE2620832A1 (de) | Solarzelle | |
DE1084381B (de) | Legierungsverfahren zur Herstellung von pn-UEbergaengen an der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers | |
DE2704413A1 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen, bei dem eine dotierungsverunreinigung aus einer polykristallinen halbleiterschicht in ein unterliegendes einkristallines halbleitermaterial eindiffundiert wird | |
DE3131991A1 (de) | "zenerdiode und verfahren zu ihrer herstellung" | |
DE1018558B (de) | Verfahren zur Herstellung von Richtleitern, Transistoren u. dgl. aus einem Halbleiter | |
DE1166938B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
DE3685842T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines ohmischen kontaktes auf einem iii-v halbleiter und hergestelltes halbleiterzwischenprodukt. | |
DE1229650B (de) | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-bauelementes mit pn-UEbergang nach der Planar-Diffusionstechnik | |
DE2517252A1 (de) | Halbleiterelement | |
DE2832153C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen | |
DE2014797B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterschaltelementen jn einer integrierten Halbleiterschaltung | |
DE2031831A1 (de) | Halbleiterdiode und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE1029936B (de) | Legierungs-Verfahren zum Herstellen von p-n-Schichten | |
DE1439959B2 (de) | Verfahren zum herstellen niederohmiger elektrischer kontakte an duennen halbleiterzonen | |
DE2540901A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements hoher leistung | |
DE1911335A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen | |
DE2634155B2 (de) | Halbleiter-Gleichrichter und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1015937B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleitern mit p-n-Schichten | |
DE2420741C2 (de) | Herstellungsverfahren für eine Leuchtdiode |