DE1544235A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung

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DE1544235A1
DE1544235A1 DE19651544235 DE1544235A DE1544235A1 DE 1544235 A1 DE1544235 A1 DE 1544235A1 DE 19651544235 DE19651544235 DE 19651544235 DE 1544235 A DE1544235 A DE 1544235A DE 1544235 A1 DE1544235 A1 DE 1544235A1
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Nassibian Armenag Garabed
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

PHB 31.371
DIrI-InE3-ERICHE1 1WALTHER ' ^c, ,Toc
Patentanwalt I 0HH£0D
Anmilden N.V.Philips*GIoeilampenfabrieken
Akte, pns Jj1 yi
Anmeldung vom 14.Dez. 1965*
"Halbleitervorrichtung"*
Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem vorzugsweise einkristallinen Siliziumkörper.
Bei der Herstellung von Siliziumhalbleitervorrichtungen ist eine häufig verwendete Massnahme die Bildung einer Oxydschicht auf der Oberfläche einer Unterlage aus im allgemeinen einkristallinem Silizium. Es ist bekannt, dass solche Oxydschichten die elektrischen Eigenschaften der Siliziumschicht unmittelbar unter der Oxydschicht beeinflussen. Einer der wahrnehmbaren Effekte ist eine deutliche Zunahme der Zahl der Donatorzustände bei der Grenze mit der Oxydschicht. Diese deutliche Zunahme kann cturch die Bildung von SiO. -Komplexe in
der unterläge infolge der Diffusion von Sauerstoff in die Unterlage,
nenn diese auf Temperaturen unter 5000C erhitzt wird, and cegebenenf»111
003823/ 17QS
BAD
durch Oberflächenzustände an der Grenzschicht zwischen dca Siliziua und dem Siliziumdioxyd herbeigeführt sein. Das Verhalten von Sauerstoff in Siliziua ist von Kaiser u.a. in Physical Review, Band 103 0957)» Seite 1731, und Band .112 (1956), Seite 1546 beschrieben worden.
Dieser Effekt kann so stark sein, dass dadurch eine
p-leitende Siliziumunterlage an der Oxydschicht eine dünne n-leitende Schicht erhalten hat. Eine solche η-leitende Scnicht auf einer nleitenden Unterlage wird als Inversionsschicht bezeichnet, während eine Schicht mit einer höheren Donatorkonzentration, durch die Oxydation auf der Oberfläche einer η-leitenden Unterlage gebildet ist, als Anreicherungsschicht bezeichnet wird.
Gemäss der Erfindung enthält ein Siliziunkö'rper ein aus sauerstoffreichem Silizium bestehendes Gebiet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wirkung dee Sauerstoffes wenigstens teilweise durch das Vorhandensein von Gold ia sauerstoffreichen Gebiet ausgeglichen wird.
In sauerstoffreiehern Silizium kann Sauerstoff mittels eines Ultrarotdetektors unter Verwendung einer Wellenlänge von 9,1 , Mikron nachgewiesen werden. Silizium, in dem auf diese Weise kein Sauerstoff nachweisbar ist, wird in der vorliegenden Anmeldung als sauerstoff freies Siliziiai bezeichnet,und es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die untere Grenze, bei der Sauerstoff nachweisbar ist, 2 χ 101Vc111 beträgt, während die obere Grenze von etwa 1,8 χ ΙΟ18/«»*5 durch die maximale Löslichkeit von Sauerstoff in i Siliziua bestimmt wird.
Das Gold ist vorzugsweise in einer derartigen Konzentration vorhanden, dass der spezifischen Widerstand des Gebietes in
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hSherea Masse geändert wird, als bei eintm eauerstofffreien Gebiet dtr fall wire. Di« Goldkonzentration ist vorzugsweise kleiner als die, bei der der spezifischen Widerstand saueretofffreien Siliziums beeinflusst werden würde. -
Die Aenderung der elektrischen Eigenschaften der Oberflächenschicht einer Sllisiuaunterläge, die einer Oxydation unterworfen worden ist, kann bei Vorrichtungen, deren elektrische Charakteristiken roh den Eigenschaften der Halbleiteroberfläche abhängen, nachteilig sein.
Beispiele von Vorrichtungen mit einem derartigen Körper, deren Charakteristiken von der GberflSchencharakteristik abhangig sind, sind Vorrichtungen, bei denen zwei pn-Ueberginge nahe beieinander an der alt einer Oxydhaut überzogenen Oberfläche enden. Die elektrischen Eigenschaften der betreffenden Oberfläche zwischen diesen pn-Uehergingen beeinflussen den Wert eines etwaigen zwischen den pn-Uebergingen .messenden Stromes ·
Die Erfindung betrifft auch Siliziuekörper, die an einer Oberfläche «it einer Siliziumoxydechicht versehen sinn* Vorzugsweise wird an der betreffenden Fläche eines solchen Körpers der Zunahme der Elektronenleitung und/oder der Abnahme der Löcherleitung wenigstens teilweise durch das Vorhandensein des Goldes entgegengewirkt*
Sie Erfindung betrifft weiter Halbleitervorrichtungen ■it eines solchen Siliziumkörper, in des wenigstens «in pn-üebergang vorhaaden ist, der vorzugsweise wenigstens teilweise an der flieh« endigt, auf der die Oxydsohicht gebildet worden ist. Vorzugsweise eatfillt der Siliziuakörper «inen «weiten derartigen pn-tTebergang·
Beispiel· soloher Vorrichtungen sind der doppeltdiffun-
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dierte sogenannte Planartransistor, bei des zwei Diffusionsbearbeitunge'n an einer Fläche eines SilisiumkSrpers vorgenommen werden, und der feld» ■ effekttransistor mit isolierter Torelektrode. Der Siliziuafeldeffekttransistor sit isolierter Torelektrode ist In eines Aufsatz ron Hofstein und Heiman in Proceedings of the I.K.E.E., September 1965, Seite 1190 beschrieben worden.
Wenn ein SiliziumfeIdeffekttraneistor mit isolierter Torelektrode in Betrieb iet, wird der Strom zwischen zwei in geringem Abstand (z.B. etwa 10 Mirkon) Toneinander entfernten diffundierten OberflSchengebieten mit niedrigem spezifischem Widerstand τοη einem bestimmten Leitungetyp, die in einer Siliziumunterlage mit hohem spezifischen Widerstand vom andern Leitungetyp gebildet sind, dadurch moduliert, dass an eine Metallschicht, die Torelektrode, die auf einer zwieohen den zwei diffundierten Gebieten auf der OberflRohe der Siliziumunterlage angebrachten Siliziumdioxjrdschicht liegt, eine Spannung angelegt wird« Die Ausdrücke "hoher spezifischer Wideretand* und "niedriger spezifischer Wideretand" sind relativ, und die diffundierten Oberflachengebiete müssen einen so niedrigen spezifisches Widerstand haben, dass es nur einen geringen Spannungsabfall zwischen dem ohmschen Kontakt mit dem Gebiet und dem pn-üebergang zwischen dem Gebiet und der Unterlage gibt. Der epeslfiee&e Widerstand der Unterlage muss so hoch sein, dass in der Oberfliehe ein stromführender Kanal induziert werden kann. Der Transistor wird als eine n-leitende Vorrichtung bezeichnet, wenn der Strom in einem n-leltenden induzierten Kanal zwischen zwei n+-0berfl6chengebieten flieset. Bei einer solchen η-leitenden Torrichtung ermöglicht es das Vorhandensein einer Inversionsschicht an der Oberfläche der Sillzlumunterlage unter der
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s was*
Oxydschicht, dass Stroa zwisohen zwei Oberflächengebieten flieset, wenn an die Torelektrode keine Spannung gelegt wird, d.h. bei einer Vorspannung mit des Wert lull. Der Stroa hört nur dann zu fHessen auf, wenn ein bestimmtes negatives Potential, das an die Torelektrode angelegt wird, die Konzentration ron Löchern in der Inversionsschicht so stark erhöht, dass der Heberschuss an Donatorzuständen ausgeglichen wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert· Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Metalloxyd-Halbleiter-Kondensator \
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen F»ldeffekt -transistor mit isolierter Torelektrode;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen doppeltdiffundierten Planartransistor}
Fig. 4 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Charakteristiken der Vorrichtung nach Fig. 1; und
Fig. 5 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Charakteristiken der Vorrichtung nach Fig, 2.
Der Metalloxyd-HalbJeiter-(MOS)-Kondensator nach Fig. enthält einen einkristallinen Körper 1 aus Silizium, bei dem auf einer Fläche eine Oxydschicht 2 und auf der gegenüberle Pläeh· ein ohmeeher Kontakt 3 angebracht sind. Eine leitende Schicht 4 ist auf der Oxydscnioht 2 angebracht, und elektrische Signale können der Vorrichtung mit Hilfe der elektrischen Anschlüsse 5 und 6 zugeführt werden.
Es wurde bereite beschrieben, dass die MOS-Kondensator 009823/1705
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PHB 31.371
- 6.
vorrichtung Verwendung finden kann, um die Dichte τοη Zentren la Siliziumkörper in bestimmen, vgl. beispielsweise den Aufeat» von K. Lehorec, A. Slobodskoy und J.L. Sprague in Physical State, Band 3 (1963) *uf Seite 447. Pig. 4 zeigt Kapazität-Spannung-Charakteristiken von MOS-Kondensatorvorrlchtungen gemüse der Erfindung. Einkristalline Scheiben aus durch Zonenschmelzen ohne Tiegel gereinigtem p-leitenden Silizium ait einen spezifischen Widerstand τοη 6 Qce wurden in an sieh bekannter Weise auf einer (m)-Fläche alt einer 0,4 Mikron dicken Siliziumdioxydschicht versehen, wonach durch Aufdaspfen von Aluminium auf die Dioxydoberflache eine kreisförmige leitende Schicht gebildet wurde, die einen Durchmesser von 1,5 mm hatte. Die Kapazität der Vorrichtung .wurde gemessen als Funktion der zwischen dem Anschluss 6 und dem Ansohluss 5 angelegten Gleichspannung, der ein Signal mit einer Frequenz von 4 MHs überlagert war. Sie gemessenen Kapazitätswerte sind dadurch normalisiert, dass sie durch den höchsten gemessenen Kapazitätewert (C ) dividiert worden sind. Bs stellte sioh heraus, dasβ auf diese Weise eine etwaige Streuung der Werte von Cqx, die für unterschiedliche Torrichtungen gemessen werden, ausgeglichen wurde« Wie ersichtlich, sind die Kurven asymptotlsoh in bezug auf C/CQX - 1· Die Oxydation zum Bilden der Oxydhaut war bei 8000C und bei 135O0C in Sauerstoff durchgeführt, un<? die Charakteristiken von Vorrichtungen, die aus bei diesen Temperaturen oxydierten Silizium- f scheiben hergestellt worden waren, sind in Fig. 4 mit a bezeichnet. Auch wurden Vorrichtungen hergestellt, bei denen nach der Oxydation Gold dadurch in die Siliziumecheibe eingebracht worden war, dass auf die gegenüberliegende Fläche der Siliziumscheibe, auf der keine Oxydsohioht angebracht worden war, eine dünne Goldschioht aufgedampft
009823/170S
ί«
PHB J1.371
wurde, wonach du Gold dadurch in dl· Silisiuaacheibe einduffundiert wurde, da«· dft· Gantt 13 Minuten lang in einer trooknen Stickstoff- »teosph&re *uf 10000C «rhitat wurde. Xt wurde.gefuaden, dass die Dicke der auf die Oberfllofc* Aufgebrachten Ooldechioht keinen Merklichen Binfluts *%>f das Irgtbnis ha*, so dass die fffiraebehandlusg« der die Vorrichtung aatwrvorfea wurdt» augenscheinlich die eigenschaften der Vorrichtung bedingt. Ses.Ättf der Oberfläche nach der Ure β behandlung surttokgebli« »ne Go! ■ *$#.& «;r ^j^derK. ;&#Mf*itit durch Schliefen besei-
tigt werden. ChartStf-istilt■* iieser -forri stetigem sind i» Fis* 4 mit
b beieichnet. In Fif *ä »ici alt c di* Chaya."r*:<:i.;pi.sif;i;i»n dtr Kcntroll-Vorrichtungen bezelaka« tt Ii ':-i$ keic Sold ■:.. ",i*f"u.£i ■■'.*;*> «orden war
und die der glei hen WÜraebehandlua ■ jat«r'?>".." ■ μ *:· .'vr '■·.;.;.■■■■■: υί
Torriohtungen, die aber Gold el" ' ."'οί-ΐ, ■ ■■-■■:■■'■■ ■ J Theorie der MOt;-- >nden»ator«n ISsei κί ah .- ·'■·■ ■ ■■. Charakterieiiii v rwendung *ur BseliÄ«t,iÄt,, rc-·1
1» ' dei ί-. ■ " .ti 4er Ladung» W · ·" t'i^flf,! ■ ria unmittelbar unter I HN, ' bie zu nerif» < ί*^» - T ara«
Oxydhaut» durch "^iwn^dting i "ledrlgst^n K-;, ■' . f · ι -'.
2,' (J- ' Jesäjatzahl der Oberf !Sehen z$t\_ treu, nurcii Terwenciung der Spannung» b- . der eich die Kapazität -ändert. Pi.*¥ let die Spannung, bei der das S«bi t mit der geraden »«igung in der graphischen Dar* ■
Stellung auftrit- , inebesondtre tin d«r Stell* dee Biege punk tee der Kurve, d.h. in dieee^ »!Ilen «Α der Stelle de· stärksten Anstiege
der Kurven. Bei der (nicht a*rgestellten) theoretischen Kurve liegt der Biegepunkt auf der vertikalen Achse, und die Verschiebung der bei den Versuchen gefundenen Kurve wird mittels der Spannung gemessen, bei der sich die KapasitSt as stärksten ändert.
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BAD ORfGINAL
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Sie Tabelle I zeigt Irgebnis.se für das Halbleitermaterial
• *
unter der Oxydhaut bis zu wenigen Mikron unter der Oxydhaut, die τοη den graphischen Darstellungen der Fig. 4 hergeleitet eind. Die Erhöhung der Akzeptordichte um 0,75 x I015/o«5» die in beiden Fällen durch die Diffusion Ton Gold in den Siliiiumkörper erhalten ist, smee mit der ▲enderung der Dotierungestoffdichte verglichen werden, die au· der Aenderung des spezifischen Widerstandes der Übrigen Seiles dee Slliziua» körpers berechnet wird. Bei Oxydationsbehandlungen bei Temperaturen τοη 8000C und 135O°C war der spexifische Widerstand des gansen Körper« 15,2 Qoi bzw, 12,7 Uoa, nachdem das Gold eindiffundiert worden war·
Die Zunahme des spexifisohen Widerstandes lässt erkennen, dass das Gold ist Material des Körpers, das aus sauerstofffreies 81IiSiUBi (d.h. < ΙΟ17/«5) bestand, als Donator wirksaa war. Die Dichte der AkzeptorZentren, die aus diesen Werten Berechnet wird, beträgt 0,9 χ ΙΟ15/«»5 »*»· 1»"5 * 1O15/««5 *** Oxydation bei 6000C bzw* 135O0C* Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass es eine Wechsel* wirkung zwischen de« Gold und de« unter der Oxydsohicht in den 8iliziumkÖrper eindiffundierten Sauerstoff geben kann.
Die Tabelle II zeigt die Einwirkeng τοη Gold auf die Dichte der Ladung·« der Oberfläcnenzentren, wie sie aus. den graphische« Darstellungen der Fig. 4 abgeleitet 1st.
Tabelle I
Spezifischer Widerstand der SiliziuMohelbe (fica)
Mindeetkapazität der Kontroll-MOS-YorriohtuÄ« (siehe Fig. 4 bei 0)
Aus des Wert «er MindestkaMsitMt berechnete Akzeptordiohte \x 10")
lindestkatAsitat der Torrichtun« nach dl Diffusion το» «old (siehe Flg. 4 »·* *)
Äiffusio» το»
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8OOQC % 13500C
5,94 6,12
0,655 0,66
2,25 2,35(/·«5)
0,683 0,66t
AD ORIGINAL
PHB 31.571 - 9 -
Dttrau· berechnete Akzeptordichte
U 1015) 3,0 3,1(/Ca3)
Zunahme der Akzeρtordichtβ (χ 10 ^)
in einer dünnen Zone unter der Oxydhaut 0,75 O,75(/cnr)
8PO0C 13500C
Tabelle II
Dichte der Donatorzentren an der Oberfläche nach Oxydation (χ 1012) · 4,3 3,76 (/ca5)
Dichte der Donatorzentren der Oberfläche
der Kontrollvorrichtung 3,24 2,65 (/ca )
(x 1012) * (1)
Dichte der Donatorzentren an der
Oberfläche nach der Piffusior von Gold 1,28 0,85 (/ob )
(χ 1012) (2)
Zunahme der Akzeptorzentren an der
Oberfläche *■(/») ainue (2) (z 1012) 1'96 1»80 ^om^
Pig, 2 zeigt einen Vertikalschnitt duroh ein Feldeffektvorrichtung aus Silizium ait Isolierter Torelektrode. Zwei in einigem Abstand voneinander liegende n+~Qberfiachengttiete θ und 9 sind durch Diffusion in einem einkristallinen Siliziumköifper 7 gebildet. Eine Siliziumdioxydechicht 10 bedeckt die Oberfläche dee Körpers 7 zwischen den etwas voneinander entfernten diffundierten Gebieten θ und 9» Eine leitende Schicht 11 iat auf der.Oberfläche der.Oxydschicht 10 gebildet, und es sind ohmeche Verbindungen mit der leitenden Schicht und den zwei n+-Oberflächengebieten hergestellt. Mese Vorrichtung ist eine auf dem Transport von Mehrheitelftdungstragern beruhende Vorrichtung und deshalb sind im n-leitea-den induzier tan Kanal Elektronen die Träger des Stromes, wahrend bei einem Emitter-Baeie-Kollektor-Traneietor die Minderheitsladungsträger in der Basis die Ladung von Emitter zum Kollektor transportieren.
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ßAD ORIGINAL'
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Zwei Sxemplar· einer η-leitenden Torrichtung und iwei Ixemplare einer p-leitenden Vorrichtung wurden mittels bekannter Diffusionsverfahren hergestellt, und die Charakteristiken des Slttigungsetrones (als )fl aufgetragen) und der Torspannung wurden ermittelt, Diese Charakteristiken zeigen die Torspannung der Vorrichtung, bei der der Sättigungsstrom lull wird, welcher Wert der Torspannung al· die Sperrspannung bezeichnet wird. Nach der Ermittlung der Charakteristiken wurde in die Slliziumkörper Gold dadurch eindiffundiert, das aus einem 0,5 W* starken 1 cm langen Golddraht Gold auf die Siliziumkörper aufgedampft wurde, wonach sie 10 Hinuten lang in einer Stickstoffatfflosphäre. auf 10000C erhitzt wurden. Die p-leitende Vorrichtung mit der Charakteristik 31 ergab naoh der Golddiffusion die Charakteristik 33. Die Charakterstik 31 zeigt eine Sperrspannung Ton -11 Volt, was auf das Vorhandensein einer η-leitenden Anreicherungsschicht auf der Oberfläche der η-leitenden Unterlage unter der Oxidschicht hinweist. Die Golddiffusion erhöht die Konzentration von AkzeptorZentren, während die Konzentration überschüssiger Donatorzentren in der Anreicherungsschicht verringert wird. Die Vorrichtung hat jetzt eine Sperrspannung von -1 Volt. Entsprechend hat die andere p-leitende Vorrichtung vor der Golddiffusion die Charakteristik 32 und naoh der Golddiffusion die Charakteristik 34. Bei dieser Vorrichtung ist, wie ersichtlich, die Sperrspannung 2 Volt gewordenj was auf das Vorhandensein einer p-leitenden Inversionsschicht unter der Oxydsohioht hinweist; die Konzentration an überschüssigen AkzeptorZentren wird durch induzierte Donatoren ausgeglichen.
Die η-leitenden Vorrichtungen mit den Charakteristiken
35 und 36 vor der Golddiffusion haben naoh der Golddiffusion die
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Charakteristiken 37 »sw. 36. Diee· Yorriohtungen erhalten infolge der aolddiffusion positiTe Sperr·pennungen, wlhrend «ie ror der CoIddlffuaioa infoIff· de· Torhandeneein· einer η-leitenden Inrersions-•ohioht auf der Oberfllche der Unterlage n«gatir« Sperrspannungen hatten«
£ea«nt«pr«ohend eretreekt tion die Irfindunf auoh auf •Ine HalbUiterrorriehtuag, sei der die pa-U«bergänge mischen iwei in einigem Ab·tand roneinander liegenden Oberfliohengebieten ait niedrige«, antiifiaohen Wider·tand und einer Sili*iuaunterlage ait hohe· ■p«sifl«oa«a Wideratand gebildet sind, wobei die in «inigea Abstand Toaeimaader liecaade· Obvrflloheageblete dureh eine auf der Oberfliehe der Vnterlage a«i«ohen diesen Oebieten liegende Ieoliersehioht, dl· aenigeten· teilveiae au· 8iliiiua41ozjrd beateht, Toneinander getrennt sind, «dread auf der Isoliersohicat «ine leitend« Sehioht angabraoht i«t jund ohaaohe Terbindung«n alt den in einig·· Abstand TOtt«iaand«r liegenden OberflIchengebieten uad «it der leitenden Sohioat hergeatallt sind; wobei wenigsten· in den Teil der Unterlag· in der llfc· der X*oll*r«ahieht Bolt eingebracht worden i«t.
Bit Iaollereohiokt kana ander· Oaqrde al· Silisiuaoxyd «ithalt««r ··«. lleioxyde uad Titaadioxyd.
»ei dar l«r«telluag eines «!»-Transistor· nach Fig. 3 ward«· an «in«r Flieh« «ln«r «iakrietallinen Unterlag« 14 au« nl«ltMidMi filial«· nacheinander Y«raahi«dene Siffusioasbearbeltungen durahgvftthrt, b«i d«aea SotlerungMiaterialien durch aogeaaant· f«n·Ur hinduroh« di« duroh A«ti«n la einer Oxydeohieht auf der Oberfliohe angebraeht «lad, In dl« unterlage «indlffundiert *«rden. taaichat wird «la »-leitendes l«Ueruag«aaterial in eine« fa41 dar «aterlag· eiadiffundiert, so dass «loh daa Oebiet 15 bildet, wonaoh «In n-l«iteade« fi«ti«rmagaaat«#ial la «ia«m lanerhal·
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des p-leitenden diffundierten Teiles liegenden Teil eindiffundiert wird, wodurch sich das Gebiet 16 bildet. Dann werden ohmeche Kontakte 18, 19 und 20 auf den Gebieten 14, 15 bzw. 16 angebracht, ua der Vorrichtung elektrische Signale zuführen zu können. Die Oxydechicht 17, die di« Enden der pn-Uebergänge und der Überfläche bedeokt, kann nach den Diffusionsbearbeitungen beibehalten werden*
Die Oxydschicht 17 bedeckt die Oberfläche des Gebietes 15 »it Ausnahme der Stelle, an der der ohmeche Kontakt 19 angebracht ist. Das Vorhandensein dieser Oxydschicht kann die Donatorkonzentration an der Oberfläche dieses Gebietes erhöhen, so dass die Durohbruchcharakteristiken der Vorrichtungen beeinflusst werden können. Die Einbringung von Gold in den Siliziumkörper erhöht die Akzeptorkonzentration unter der Oxydschicht, wodurch die Durchbruchcharakteristiken der Vorrichtung in erhöhtem Hasse ron den eigenschaften des Siliziums des Körpers abhängen.
Die Erfindung betrifft auch eine HalbleiterTorrichtung, bei der die pn-Uebergänge an der Oberfläche enden und Emitter-, Basis· und Kollektorgebiete eines Transistors bilden.
Zum Vergleich der Charakteristiken sauerstoffreicher Siliziumkörper mit denen sauerstofffr*i«r Körper wurden Verbuch· angestellt, bei der Gold in sauerstofffreie Siliziumkörper und sauer· etofireiche Siliziumkörper, bei aennn keinen Oxydschicht auf einer Oberfläche gebildet worden war, einaiffundiert wurde.
Ein geeignetes Verfahren zum Einbringen von Gold in Siliziumkörper ist das, bei dea Gold in eine» Siliziumkörper eindiffundiert wird., der auf e iner Schmelz* einer mit Silizium gesättigten GoId-Siiizium-Legierung schwimmt. Eine Silieiumscheibe 1 mit einem
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Durchmesser von 3 cm und einer Dicke von 2 mm wurde an einer Fläche mit Aluminiumoxyd poliert, dann nacheinander mit siedender konzentrierter Salpetersäure, konzentrierter Salzsäure und Isopropylalkohol gewaschen und achlieeslich getrocknet» Auf die polierte Fläche der Siliziumscheibe wurde eine 2 Mikron dicke Goldschicht mit Hilfe üblicher Vakuumverfahren aufgebracht, wonach die Scheibe in einem Ofen in einer Stickstoffatmosphäre während einiger Stunden auf einer Temperatur von 5000C erhitzt wurde. Die Erhitzungsdauer muss lang genug sein, um zu gewährleisten, dass sich eine geschmolzene Gold-Silizium-Legierung mit einer gleichaässigen Siliziumkonzentration über die Oberfläche der Scheibe ergibt.
Die Scheibe wurde dann in die kalte Zone des Ofens gebracht, wo sie rasch auf etwa 500C abkühlte, bei welcher Temperatur Silizium aus der flüchtigen Legierung rekristallisierte, die bei der eutektisohen Temperatur der Gold-Silizium-Legierung erstarrte, so dass sich auf der überfläche der Siliziumscheibe 1 eine Legierungeschicht bildete, vermutlich sorgte die rasche Abkühlung dafür, dass das rekrißtallisierte Silizium durch die ganze erstarrte Legierungsschicht verteilt und nicht epitaxial auf der Siliziumunterlage abgelagert wurde.
Der'Siliziumkörper mit einer Dicke von I50 Mikron und einem Durchmesser von 1 cm, der einer Goldaiffusionsbearbeitung unterworfen werden sollte, wurde chemisch an der Oberfläche poliert, in die Gold hineindiffundiert werden sollte, und die polierte Oberfläche wurde auf der erstarrten Schicht der Gold-Silizium-Legierung angeordnet. Die beiden Scheiben wurden in waagerechter Lage in einem Ofen gegeben und in einer inerten Atmosphäre auf 45O0C erhitz ι« Die eutektische
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Legierung schmolz bei 37i>°C, und oberhalb dieser Temperatur löste die geschmolzene Legierung das rekristallisierte Silizium, so dass eine Schmelze einer Gold-Silizium-Legierung entstand, auf der der Silizium» körper schwamm. Die Legierungsschmelze wurde 72 Stunden lang auf 45O0C gehalten, wobei Gold aus der Schmelze in den schwimmenden Siliziu·- körper diffundierte. Nach der Diffusion wurde das Ganze in die kalte Zone des Ofens gebracht, wo es auf etwa 5O0C abgekühlt wurde* Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur wurde der Körper von der erstarrten Gold-Silizium-Legierungsschicht entfernt*
Die Tabelle III zeigt die spezifischen Oberflächenwiderstände, wie sie durch die Diffusion von Gold in sauerstoffreiche bzw· -arme Siliziumkörper erhalten worden sind*
Es wurde zwei sauerstoffreiche η-leitende SiliziuakSrper
18 ^ mit einer Sauerstoffkonzentration von etwa 10 /cm , wie an Hand von Ultrarotmessungen mit einer Wellenlänge von 9t1 Mikron berechnet wurd·, hergestellt, und bei eines Körper (I) wurde in eine Fläche mittels des Legierungsschmelzeverfahrens bei 45O0C während 72 Stunden Gold eindiffundiert; der andere sauerstoffreiche Körper (II) wurde zur Kontroll« in einem Ofen einer gleichen Wärmebehandlung ohne Golddiffusion unterworfen. Der η-leitende sauerstoffreiche Körper (III) wurde durch Zonensohmelzen ohne Tiegel hergestellt und hatte eine Sauerstoffkonzentration von weniger als 10 /ca ; er wurde zum Eindiffundieren / von Gold auf die gleiche Weise wie der Körper (I) behandelt. Mach der Golddiffusion mittels des Legierungssohmelzeverfahrans wurden die drei Siliziuakörper 82, 82 bzw. 82 Stunden auf 10000C erhitzt. Der spesifieohe Oberflächenwideretand (Λ) wurde an den ursprünglichen Körpern und nach jeder Wärmebehandlung geaeeten.
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Tabelle III
Ursprünglicher /O nach der Legierunge-
schmelzbehandeiung* 		ft nach der Be-
/° (Qem) handlung bei
2,4 100O0C
I 17 1,6 2GQO (82 h;
II 17 73 59 (82 h)
III 60 100 (82 h)
Die Tabelle III zeigt, "dass der Siiiziiuakörper (I) eine grö'eeere Zunahme der Akzeptorkonzentration aufweist als der Kontrolle silizluakörper (II) und der sauerstofffrei· Siliziuakörper (III)· Das in das Silizium beim 45O0C eingebrachte Gold hat keinen merklichen Effekt ljeim Körper (III), was anscheinend darauf hinweist, dass die Aenderung la spezifischen Wideretand bei den Körpern (I) und (II) die Folge der Bildung yon SiO.-Komplexen sein dürfte. Die Zunahme dee
spezifischen Widerstandes des Körpers (IIJ ist wahrscheinlich auf dl· PrSzipitation von Sauerstoff zurückzuführen, und Messungen mit ültrarotstrahlung d«uten auf eine Abnahme der Saueretoffkonsectration rou etwa 10 /om im ursprünglichen Körper auf ?,2 χ 10';/ca^ nach der Wärmebehandlung bei 1OQO0C hin. Der Körper .1, «ies een gleichen Wert de· spezifischen überfläohenwideratandes auf, nachdea eine 10 Mikron dicke Schicht durch Aetzen von der Oberfläche entfernt «orden ψ&τ,-
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Claims (1)

1. Siiiziumkörper mit einem Gebiet aus Sauerstoffreichem Silizium, dadurcn gekennzeichnet, dass die Einwirkung des Sauerstoffes wenigstens zum Teal durch das Vorhandensein von Gold im 3a\x«tstoffreichen Gebiet aasgeglichen wird.
2. Siiiziumkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gold in einer derartigen Konzentration vorhanden ist, dass der spezifische Widerstand des Gebietes in höherem Masse geändert wird, als weiji das Geuiet sauerstofffrei wäre.
5. Siliziumtcörper nach Anaprucu 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gold in einer Konzentration vorhanden ist, die kleiner als die Konzentration ist, bei der der spezifische Widerstand sauerstofffreien Siliziums beeinflusst werden würde.
4. biliziumKörj.er nach eiueu. der vorhergehenden Ansprüche der an einer Oberfläche mit einer öiliziumoxydschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zunahme der Elektronenleitung und/oder der Abnanne der Löcnerleitung an dieser.Oberfläche wenigstens teilweise durch das Vorhandensein des Goldes entgegengewirkt wird.
5. Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzei;nnet, dass sie einen Siliziumnörper nach Anspruch 4 enthält, wooei im Körper mindestens ein pn-Uebertang vorhanden ist.
b. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Ueoergang wenigstens teilweise an der vjo.rfläche endet, auf der die üxydschicht gebildet ist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadarcn gekennzeichnet, dass ein zweiter pa-U*bergang wenigstens teilweise an der Uberfläche , auf der die Gxydscnicht eebilaet ist.
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d. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dajs die pn-Uebergänge, die an den Oberflächen enden, das Silizium in emitter-, Basis- und Kollektorgebiete einea Transistor.* verteilen. 9· Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die pn-Uebergänge zwischen zwei in einigem Abstand voneinander liegenden Oberflächengebieten mit niedrigem spezifischem Widerstand und einer Siliziumunterlage mit honeai spezifischem Widerstand gebildet sind, wobei eine isolierende Schicht, die wenigstens teilweise aus Siliziumoxyd besteht, mehrere auf der Oberfläche der Unterlage zwischen den beiden in einigem Abstand voneinanderliegenden Oberfläcnengebiete, eine leitende Schient auf ier isolierenden Schicht und onmsche Verbindungen mit den in einigem Abstand voneinanderliegenden Oöerflächengebieten und der leitende Scnicnt vorhanden sind.
10. Verfaoren zur Herstellung eines Körpers nacn Ansprucn 4» dadurch gekennzeichnet, dass Gold in den Siliziumkörper' eindiffundiert wird, nachdem die OxydschicJat auf der erwähnten einen Oberfläche gebildet worden ist,
11. Verfahren nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, dass das Gold in den körper von der Oberfläche her eindiffundiert wird, die von der üben lache mit der Oxydschicht abgekehrt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10-oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Golddiffusion in zwei stufen durchgeführt wira, wobei in der ersten otufe der Körper mit einer Golaquelle in üerünrung, &e-Dracnt wird und die zweite Diffusionsstufe nach der iritft-rnung der Golaquelle ^om Körper stattfindet.
15. Verfanren nach Anpruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der zweiten Diffusionestufe angewandte Temperatur höher als die Dei der ersten liiffusionsatufe anoewandte Temperatur ist.
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14· Körper nach Anspruch 4» der mit Hilfe einee Verfahrene nach einem der Ansprüche 10 t>i3 1.5 hergestellt worden i3t.
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