DE1521950C - Verfahren zur Herstellung eines Oxydbelages auf einem vorzugsweise ein kristallinen Halbleiterkörper und Anwen dung des Verfahrens zum Vergleichmaßigen der Oberflache und zum Dotieren - Google Patents

Description

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Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichter, Tran- · abspaltenden und sich mindestens zum Teil verflüchsistoren, Fotodioden, Vierschichtenanordnungen tigenden Stoffe Natriumacetat, Orthophosphorsäure, u. dgl., bestehen meistens aus einem, im wesentlichen Schwefelsäure, Dinatriumhydrogenphosphat, Kocheinkristallinen Körper aus Halbleitermaterial, wie salz, Natriumjodid und Natriumarsenit beigemengt Z; B. den Elementen der IV. Gruppe des Periodischen 5 ist. Zweckmäßig wird der Körper bei einer Tempe-Systems bzw. intermetallischen Verbindungen der ratur von mehr als 250° C, insbesondere von etwa III. und V. bzw. der II. und VI. Gruppe des Peri- 350⁰C, mindestens 30 Minuten lang behandelt,
odischen Systems, auf dem Elektroden durch Diffu- Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise wisch-

sion oder Legierung aufgebracht sind. und chlorfeste Oxidhäute hergestellt werden können.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, auf die Ober- io Das läßt sich beispielsweise so erklären, daß ein fläche eines derartigen Halbleiterkörpers einen Oxid- Stoff, der Wasserstoff- und bzw. oder Alkaliionen abbelag aufzubringen, da dieser nach Fertigstellung des spaltet, die Fähigkeit besitzt, eine gewisse »Aufwei-Halbleitergerätes weitgehend das Eindringen von chung« des Kristallgitters des Halbleitermaterials zu Fremdstoffen verhindern kann. bewirken. Die Schwierigkeit bei der Aufbringung

Derartige Oxidbeläge können auch zur Maskierung 15 eines Oxidbelages auf einen Halbleiterkörper, beibei der Herstellung von Halbleiteranordnungen durch spielsweise aus Silizium oder Germanium, besteht Diffusion dienen. Auf einen Halbleiterkörper, z. B. sonst im wesentlichen darin, daß nach dem Entstehen aus Germanium bzw. Silizium, wird eine Oxidhaut einer ersten Oxidschicht diese ein Durchdringen von aufgebracht, danach wird auf fotochemischem Wege Sauerstoff und damit eine Oxydation der darunter ein Teil der Oxidhaut entfernt und eine Diffusion ao liegenden Schichten verhindert. Im Gegensatz dazu von z. B. Phosphor oder Aluminium bei erhöhter besitzt anscheinend ein Wasserstoff- und/oder Alkali-Temperatur vorgenommen. Der entsprechende Do- ionen abspaltender Stoff die Fähigkeit, den Transport tierungsstoff dringt nur an den freigelegten Stellen von Sauerstoff durch diese erste entstehende Oxidein, während die Oxidhaut an den übrigen Stellen schicht hindurch zu bewerkstelligen. Ein derartiger als undurchlässige Maske dient. 95 Stoff wirkt also quasi als »Katalysator« bei dem in

Umgekehrt können auch Oxidhäute mit eingela- Rede stehenden Vorgang. Offenbar spielt hierbei die gerten Dotierungsstoffen auf Halbleiterkörper aufge- Fähigkeit eines derartigen Stoffes, Oxidbeläge anbracht und anschließend durch eine Wärmebehand- bzw. aufzulösen bzw. sich selbst in derartigen Belung die Dotierungsstoffe in das Halbleitermaterial lägen zu lösen, eine wesentliche Rolle,
eindiffundiert werden. 30 Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be-

Weiter können Oxidhäute zur Vergleichmäßigung steht im wesentlichen in der Anwendung von niedder Oberfläche von Halbleiterkörpern verwendet wer- rigen Temperaturen, wodurch es möglich ist, beiden. Zunächst wird eine Oxidschicht aufgebracht und spielsweise Halbleiteranordnungen, welche mit eindanach mit Hilfe von z. B. Flußsäure abgelöst. Die legierten Elektroden aus einem Gold-Halbleiterfreigelegten Schichten entsprechen dann im wesent- 35 Eutektikum versehen sind, nach vollständiger Fertiglichen den Gitterebenen. stellung mit einem schützenden Oxidbelag an der

Es ist bereits bekannt, zu diesen Zwecken auf Halbleiteroberfläche zu versehen. Das Gold-Germaeinen einkristallinen Körper aus Halbleitermaterial nium- bzw. das Gold-Silizium-Eutektikum besitzt einen Oxidbelag in der Weise aufzubringen, daß der eine Schmelztemperatur von 360 bzw. 370° C.
Körper an Luft bzw. in einer anderen sauerstoffhal- 40 An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Ertigen Atmosphäre einer Wärmebehandlung unterwor- findung näher beschrieben werden. In der Zeichnung fen wird. Die Erwärmung des Halbleiterkörpers muß ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfinin diesem Fall bis auf 600° C und darüber getrieben dungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In eine Amwerden, damit ein dichter und beständiger Oxidbelag pulle 2, welche beispielsweise aus Glas oder Quarz entsteht. Es ist auch bereits bekannt, eine derartige 45 bestehen kann, wird bei 3 eine geringe Menge Was-Oxydation bei höheren Temperaturen unter Verwen- ser sowie eine geringe Menge eines Wasserstoff- und dung von Wasserdampf durchzuführen. Der Nachteil bzw. oder Alkaliionen abspaltenden Stoffes eingedieses Verfahrens liegt in den hohen zur Anwendung bracht, beispielsweise 100 mg Wasser und 20 mg kommenden Temperaturen, weiche es beispielsweise Kochsalz. Hiervon durch eine Einschnürung getrennt unmöglich machen, die Oxydation an fertigen legier- 50 werden beispielsweise 40 scheibenförmige HaIbten Halbleiteranordnungen vorzunehmen, weil die leiterkörper 4 von beispielsweise 12 mm Durchmesser einlegierten Elektroden bei diesen Temperaturen auf- und 0,1 bis 0,40 mm Stärke aus Silizium eingebracht, schmelzen wurden. Außerdem, könnte bei derart ho- Anschließend wird die Ampulle abgeschmolzen; die hen Temperaturen eine Diffusion der eingebrachten Entfernung der in der Ampulle vorhandenen Luft Verunreinigungen bzw. von anderweitig vorhandenen 55 erwies sich bei der praktischen Durchführung nicht Fremdstoffen in unerwünschter Weise bewirkt wer- als notwendig. Danach wird die Ampulle in eine den. Zudem bringt erfahrungsgemäß eine Wärme- ihrem Umfang entsprechende Stahlröhre gesteckt und behandlung bei höheren Temperaturen eine Ver- das Ganze in einen Ofen eingebracht, in welchem schlechterung der Lebensdauerwerte der Minoritäts- eine Erwärmung auf etwa 320° C von 16 Stunden träger im Halbleitermaterial mit sieht 60 Dauer vorgenommen wird. In der Ampulle entsteht

Die Erfindung sucht diese Nachteile zu vermeiden. bei der Wärmebehandlung ein erhöhter Druck. Die Sie bezieht sich deshalb auf ein Verfahren zur Her- Stahlröhre dient unter anderem zum Schutz vor Glasstellung eines Oxidbelages auf einem vorzugsweise splittern bei einer gegebenenfalls auftretenden Exeinkristallinen Körper aus Halbleitermaterial, insbe- plosion der Ampulle.

sondere aus Silizium, bei erhöhter Temperatur und 65 Nach der Wärmebehandlung sind derartige Halbunter Verwendung von Wasserdampf. Erfindungs- leiterkörper mit einer Oxidschicht von etwa 1000 A gemäß wird der Körper mit Wasserdampf behandelt, Dicke bedeckt. Eine derartige Oxidschicht wirkt isodem einer der Wasserstoffionen und/oder Alkaliionen lierend bis über 800 V.

Als Wasserstoffionen und bzw. oder Alkaliionen abspaltende Stoffe haben sich Natriumacetat CH₃COONa · 3H₂O, Orthophosphorsäure H₃PO₄, Schwefelsäure H.,SO₄, Dinatriumhydrogenphosphat Na₂HPO₄ · 12H₂O, Kochsalz NaCl, Natriumiodid Naj und Natriumarsenit Na₃AsO₃ als geeignet erwiesen. Bei der Behandlung von beispielsweise Silizium oder Germanium mit derartigen Stoffen in Verbindung mit Wasserdampf entstehen Oxidhäute von verhältnismäßig großer Dicke und hoher Widerstandsfähigkeit. So werden derartige Schichten beispielsweise von Chlor bei 900° C nicht durchdrungen. Das darunterliegende Silizium wird demzufolge von dem Chlor nicht angegriffen. Weiter sind die Oxidschichten verhältnismäßig abreibfest und können nicht mit Hilfe von Filterpapier abgewischt werden, im Gegensatz zu solchen Oxidschichten, welche nach bekannten anderen Verfahren bei niedrigen Temperaturen erzeugt sind und erfahrungsgemäß mit Hilfe von Filterpapier angekratzt werden können.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Oxidbelages auf einem vorzugsweise einkristallinen Körper aus Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, bei erhöhter Temperatur und unter Verwendung von Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mit Wasserdampf behandelt wird, dem einer der Wasserstoffionen und/oder Alkaliionen abspaltenden und sich mindestens teilweise verflüchtigenden Stoffe Natriumacetat, Orthophosphorsäure, Schwefelsäure, Dinatriumhydrogenphosphat, Kochsalz, Natriumiodid und Natriumarsenit beigemengt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper bei einer Temperatur von mehr als 250° C, insbesondere von etwa 350° C behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper unter erhöhtem Druck behandelt wird.

4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Vergleichmäßigen der Oberfläche von Halbleiterkörpern in der Weise, daß die aufgebrachten Oxidbeläge wieder abgelöst und dadurch den Gitterebenen entsprechende Schichten freigelegt werden.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in Halbleiterkörper in der Weise, daß Oxidbeläge mit eingelagerten Dotierungsstoffen auf die Halbleiterkörper aufgebracht und die Halbleiterkörper einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Maskieren beim Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in begrenzte Oberflächenteile von Halbleiterkörpern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen