DE1789021B2

DE1789021B2 - Zenerdiode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1789021B2
Application number: DE1789021A
Authority: DE
Inventors: Takuzo Ogawa; Mitsuru Ura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-24
Publication date: 1974-09-05
Also published as: US3602778A; GB1203886A; DE1789021C3; DE1789021A1

Description

mit χ = log

2 · 10¹⁸

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration ;V in der ersten Zone so gewählt wird, daß die Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung V, und der Verunreinigungskonzentration N in dieser Zone gegeben ist durch die Beziehung

log V₂ = (-0,075 x² + 0,31 χ + 1,17)-».

Λ'

mit „r = log .

2-10"

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 850 und 1100° C vorgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 1050 und 1350° C vorgenommen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Siliziumverbindung zu dem Trägergas zwischen 0,02 und 0,05 gewählt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zenerdiode, die aus zwei aneinandergrenzenden halbleitenden Zonen entgegengesetzten Leitungstyps aufgebaut ist, wobei die zweite Zone eine höhere Störstellenkonzentration aufweist als die erste Zone und auf einer ebenen und glatten Fläche der ersten Zone aufgebracht ist, und wobei der von den beiden Zonen gebildete

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pn-übergang und seine unmittelbare Umgebung einen sow Erzeugung des Zenerdurchbruchs am pn-übergang ausreichend hohen Störstellenkonzentrationsgradienten aufweisen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zenerdiode.

Bisher bedient man sich zur Herstellung des pn-Übergangs von Zenerdioden entweder der Legierungsmethode oder der Diffusionsmetbode. Dabei wird die Legierungsraethode für die Herstellung von Zenerdioden mit niedriger Durchbruchfeldstärke und die Diffusionsmethode für die Herstellung von Zenerdioden mit hoher Durchbruchfeldstärke eingesetzt.

Insbesondere ist die Herstellung einer Zenerdiode der eingangs genannten Art durch Anwendung der Legierungsmethode für den pn-übergang bekannt (vgl. DT-AS 1 248 165).

Nun ist es mit Hilfe der Legierungsmethode zwar möglich, einen pn-übergang mit einem nahezu sprunghaften Verlauf des Gradienten für die Störstellenkonzentration zu erzeugen, jedoch erweist es sich als schwierig, eine Zenerdiode für große Ströme herzustellen, was eine breite Übergangszone verlangt, da im Bereich des Übergangs eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Spannungen oder Sprüngen durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines halbleitenden Materials auf der einen und eines legierten Bereichs auf der anderen Seite besteht.

Außerdem wird die bei der Legierungsmethode entstehende Übergangsfläche nicht eben, und es treten lokale Defekte in der Übergangszone auf. Als Ergebnis davon neigt der Übergang zum Durchbruch, die Stromverteilung über den Übergang wird nicht gleichmäßig, und der Reststrom über den Übergang wird groß. Bei der Diffusionsmethode ist es ebenfalls schwierig, eine ebene Zwischenschicht für einen pn-Übergang zu erzielen, da es Unvollkommenheiten im Mikrogefüge der Kristalle gibt und eine geringe Fluktuation ier Störstellenverteilung zu beobachten ist, so daß lokale Durchbrüche in dem pn-übergang auftreten. Als Ergebnis davon vermindert sich die Stromstabilität, und der Reststrom nimmt zu. Dementsprechend weisen diese Zenerdioden keine guten Durchbrucheigenschaften auf.

Die Diffusionsmethode ist nun zwar insofern im Vorteil, als sie die obenerwähnten Mangel der Legierungsmethode nicht aufweist, jedoch hat es sich als unmöglich erwiesen, mit Hilfe der Diffusionsmethode Zenerdioden herzustellen, die eine Durchbruchspannung von weniger als 20 V aufweisen, da sich mit Hilfe Jer Diffusionsmethode kaum ein sprungweiser Verlauf des Gradienten für die Störstellenkonzentration im Bereich des Übergangs erzielen läßt.

Insbesondere führt beim Einsatz der Diffusionsmethode der Umstand, daß sich nur schwer ein ausreichender Gradient für die Störstellenkonzentration erzielen läßt und die Fläche des pn-Übergangs nicht befriedigend eben wird, zu einer Vergrößerung der Raumladungsschicht. Dies führt wiederum zu einer Vergrößerung der dynamischen Impedanz, und dementsprechend zeigt eine solche Zenerdiode ein nur unbefriedigend konstantes Spannungsverhalten.

Daher sind die mit den bisherigen Techniken hergestellten Zenerdioden starken Beschränkungen unterworfen. Es ist mit diesen Methoden kaum möglich, Zenerdioden herzustellen, die den von der Schaltungsseite her gestellten Anforderungen vollständig entsprechen, iß Jem sie beispielsweise eine Ourcbbruchspannung von weniger als 10 V und eine Leistungsaufnahme von mehr als 10 W aufweisen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zenerdiode der eingangs genannten Art einschließlich eines Verfahrens zu ihrer Herstellung zu schaffen, die einen sehr geringen Reststrorn und eine niedrige dynamische Impedanz über dem pn-übergang zeigt, ferner einen hoben Strom und eine niedrige Durchbruchspannung aufweist, außerdem in ihrer Übergangszone sich ohne Schwierigkeiten bei der Herstellung oder im Betrieb aufweiten läßt und an die schließlich metallische Leiter angeschlossen werden können, ohne daß sich die elektrischen Eigenschaften des pn-Übergangs verändern oder verschlechtern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die zweite Zone durch epitaktisches Aufwachsen aus einer eine flüchtige, leicht zersetzbare Halbleiterverbindung, vorzugsweise eine Siliziumverbindung enthaltenden Gasphase aufgebracht ist, daß die Störstellenkonzentration in der ersten Zone 1 · 10¹⁷ bis Λ ■ 10¹⁹ Atome/cm^:! und in der zweiten Zone 1 · 10^1B b'-. 1 · 10-¹ Atome/cm^:i und daß der Störstellenkonzentrati Dnsgradient beim pn-Übergaug 2 · 10'-¹ bis 7 · 10-³ Atome/cm⁴ beträgt, und daß die zweite Zone eine solche Dicke hat, daß eine physikalische und elektrische Beeinflussung des pn-Übergangs durch die auf der zweiten Zone aufgebrachte leitende Metallschicht ausgeschlossen ist.

Daß man bisher keine Zenerdioden mit Hilfe des Verfahrens des epitaktischen Aufwachsens hergestellt hat, obwohl das epitaktische Aufwachsen für sich bereits weit verbreitet ist, dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die Kenntnisse über das Durchbruchverhalten eines pn-Übergangs, der mittels epitaktischen Aufwachsens hergestellt ist, bislang ziemlich ungenau waren. Zur Klärung waren daher umfangreiche Forschungsarbeiten der Erfinder nötig.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Zenerdiode ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkristallplättchen aus Silizium mit einem vorgegebenen Leitungstyp und einer Störstellenkonzentration zwischen 1 · 10¹⁷ und 4 · 10^1!l Atome/cm³ auf einer Oberfläche geglättet und gereinigt und anschließend in einen mit einer Heizeinrichtung versehenen und durch ein Trägergas gereinigten Reaktor eingebracht wird, daß in diesen Reaktor eine Siliziumverbindung und ein Dotierungsmaterial zur Erzeugung einer epitaktischen Schicht eines dem Leitungtyp des Einkristallplättchens entgegengesetzten Leitungstyp zusammen mit einem Trägergas eingebracht wird und daß in dem Reaktor eine Wärmebehandlung bei einer die Zersetzungstemperatur der Siliziumverbindung überschreitenden Temperatur vorgenommen wird, bei der sich durch die Zersetzung der Siliziumverbindung auf dem Einkristallplättchen Siliriumeinkristalle mit einer Wachstumsrate von 3 bis 7 iim/min abscheiden, wobei s'oh zwischen der abgeschiedenen epitaktischen Schicht und dem Kvistallplättchen ein pu-Übergang mit einem Gfadienten der Störstellenkonzentration zwischen 2 · 10²¹ bis 7 · 10²³ Atome/cm¹ ausbildet.

Wird als Ausgangsmaterial Monosilan SiH₄ benutzt, so ist es zweckmäßig, daß die Störstellenkonzentratioii N in der niederdotierten Zone so gewählt wird, daß die Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung V₁ und der Verunreinigungskonzentration N in dieser Zone gegeben ist durch die Beziehung

5 6

log V₁ = (—0,075 .τ² + 0,31 χ 4- 1.17)"¹. konzentration von 1 · ΙΟ¹⁷ bis 4 · ΙΟ¹⁹ Atome/cm³ auf,

und in der hochdotierten Zone 11 beträgt die Stör-

mit χ = log —— Stellenkonzentration zwischen 2 · 10¹⁹ und 1 · IC)"¹

2 · 10^1R Atome/cm³, wie dies bereits oben beschrieben wor-

5 den ist. Die in ohmschem Kontakt mit der Dioden-

Wird als Ausgangsmaterial Trichlorsilan SiHCl₃ sttuktur stehenden leitenden Metallschichten sind da-

oder Siliziumtetrachlorid SiCl₄ genommen, so ist es mit verschweißt oder daran anlegiert, wobei man sich

zweckmäßig, daß die Störstellenkonzentration N in entweder des Aufdampfens im Vakuum oder einer

der niederdotierten Zone so gewählt wird, daß die Plattierungsmethode bedienen kann. Der pn-Über-

Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung io gang in der Diodenstruktur weist einen Gradienten

V_x und der Störstellenkonzentration N in dieser Zone für die Störstellenkonzentration auf, der in der Grö-

gegeben ist durch die Gleichung ßenordnung zwischen 2 · 10²¹ bis 7 · 10²³ Atome/cm*

Die durch das epitaktische Aufwachsen geschaf-

_. N 15 fene hochdotierte Zone muß eine bestimmte Mindestnut ^x ~ '°8 2 ι nie ' dicke haben, damit die leitenden Metallschichten ab

geschieden werden können, ohne die Arbeitsweise

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher des pn-Übergangs ungünstig zu beeinflussen. Wird erläutert. Es zeigen niimlich ein leitendes Metall wie beispielsweise AIu-

F i g. 1 a, Ib und 1 c schematische Schnittdarstel- 20 minium oder Gold, das mit Silizium leicht legiert, der lungen verschiedener epitaktischer Zenerdioden, hochdotierten Zone in solchem Ausmaß zulegiert,

F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Veran- diiß sich die Legierungszone bis zu dem pn-übergang schaulichung der Strom-Spannungs-Kennlinie im hiin erstreckt, so kann es dazu kommen, daß der pn-Sperrbereich für epitaktische Zenerdioden, Übergang kurzgeschlossen wird und kein Zenerver-

F i g. 3 a und 3 b schematische Darstellungen ver- 25 h alten mehr zeigt. Bedient man sich für die Abscheischiedener Herstellungsstufen uei dem Verfahren zur dung der leitenden Metallschichten nicht des Legie-Herstellung von epitaktischen Zenerdioden, rungüverfahrens, sondern einer anderen Methode, wie

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer zur beispielsweise des Aufplattierens eines Metalls wie Durchführung des Verfahrens bevorzugten Einrich- Nickel, so geht üblicherweise dem Plattieren eine tung, 30 Sandstrahlbehandlung voraus, durch -lie ein guter

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem zwischen dem Molverhältnis MR von gasförmigem aufplattierten Metall und dem Siliziumgrundkörper Trichlorsilan und der epitaktischen Aufwachsrate, erreicht werden soll Auch in diesem Falle kann es zu die sich zur Herstellung einer hochdotierten Zone für einer Verschlechterung des Zenerverhaltens kommen, eine Zenerdiode eignet, 35 wenn sich auf die Bearbeitung zurückgehende innere

F i g. 6 eine Mikrophotographie der unterschied- Spannungen bis in den Bereich des pn-Übergangs erlichen Grenzfläche bei pn-Übergängen, von denen der strecken. Es ist daher erforderlich, daß die hochdoobere durch epitaktisches Aufwachsen und der untere tierte Zone im allgemeinen eine Dicke von mehr als durch Diffusion erzeugt worden ist, 5 μιη und insbesondere eine Dicke von mehr als

F i g. 7 a und 7 b Schnittdarstellungen der Raum- 40 10 [im aufweist, obwohl die Anforderungen hinsichtladungsschichten im Bereich von pn-Übergängen, die lieh der Dicke der hochdotierten Zone in Abhängigeinerseits nach der Diffusionsmethode und anderer- keit von dem Behandlungsverfahren und der Art der seits mittels epitaktischen Aufwachsens hergestellt Abscheidung der leitenden Metallschichten variieren, worden sind, Insbesondere für den Fall eines ohmschen Kontaktes

Fig. 8a und 8b die Abhängigkeit der Zenerdurch- 45 muß die erforderliche Mindesldicke der hochdotierbruchspannung von der Störstellenkonzentration der ten Zone in Abhängigkeit von der Löslichkeit des jeniederdotierten Zone einer epitaktischen Zenerdiode, weiligen Metalls in dem Siliziumkristall festgelegt F i g. 9 a und 9 b die Häufigkeitsverteilungen für werden.

den Zenerstrom am Beginn des Durchbruchs, die zum Eine Dicke von mehr als 10 μιη bis hinauf zu

einen an dem pn-übergang einer epitaktischen Zener- 50 50 μιη und insbesondere in dem Bereich zwischen 15 diode und zum anderen an dem einer in üblicher und 30 um wird bevorzugt, wenn als Metall Alu-Weise mittels der Diffusionsmethode hergestellten minium und als halbleitendes Material Silizium Ver-Zenerdiode aufgenommen worden sind, und Wendung findet. Es bildet sich nämlich beispielsweise

Fig. 10 eine Häufigkeitsverteilung für die dynami- eine Legierungszone von 4 μιη Dicke aus, wenn eir sehe Impedanz einer epitaktischen Zenerdiode im 55 Aluminiumfilm von 10 μιη Stärke auf Silizium aufge-Vergleich zu der entsprechenden Impedanzverteilung dampft und anschließend dem üblichen Heißlegiebei einer in üblicher Weise mittels Diffusion herge- rungsprozeß unterworfen wird. Dies bedeutet aber stellten Zenerdiode. daß die hochdotierte Zone mindestens 5 μτη stark seil

Wie man aus Fig. la ersehen kann, in der die muß.

Struktur einer erfindungsgemäßen Zenerdiode sehe- 60 Sind die leitenden Metallschichten auf das zuvo matisch veranschaulicht ist, gehören zu einer solchen dem epitaktischen Aufwachsverfahren unterworfeni Zenerdiode ein niederdotiertes Substrat 10 aus einen Kristallplättchen aufgedampft, aufplattiert oder sons p-leitenden Siliziumkristall, eine darauf durch epitak- niedergeschlagen und damit die elektrische Verbin tisches Aufwachsen aufgebrachte hochdotierte Zone dung vervollständigt, so wird das Kristallplättchei 11 von η-leitendem Typ und zwei auf einander gegen- 65 ausgestanzt, so daß man eine Pille von vorgegebene überiiegenden Oberflächen der Diodenstruktur in Größe erhält, und schließlich wird die exponiert ohmschem Kontakt aufgebrachte leitende Metall- Oberfläche des Siliziumkristalls seitlich geätzt,
schichten 12. Das Substrat 10 weist eine Störstellen- Es gibt jedoch auch eine bestimmte Obergrenze fü

die Dicke der hochdotierten Zone. Diese Begrenzung ergibt sich aus dem Umstand, daß eine Erhöhung der Dicke der hochdotierten Zone bei vorgegebener Aufwachsrate zu einer entsprechenden Verlängerung der für das epitaktische Aufwachsen erforderlichen Zeit führt und eine derart verringerte Aufwachsperiode unerwünschte Abweichungen im Ausmaß des Gradienten der Störstellenkonzentration über den pnübergang von einem vorgegebenen Wert auslösen kann.

Wie Versuche der Erfinder gezeigt haben, lassen sich Zenerdioden mit dem gewünschten Durchbruchverhalten mit einer Ausbeute von mehr als 60° ο erhalten, wenn die Dicke der hochdotierten Zone zwischen 10 und 45 μηι liegt, und diese Ausbeute erhöht sich auf mehr als 95 °/o, wenn die Dicke der hochdotierten Zone zwischen 20 und 30 μηι liegt.

In F i g. 1 b ist eine zweite Ausführungsform für eine epitaktische Zenerdiode veranschaulicht, die eine Dreischichtstruktur mit einer p⁺-leitenden Zone 14, einer p-leitenden Zone 10 und einer η+-leitenden Zone 11 aufweist. Die p+-leitende Zone 14 hat eine Dicke von 100 bis 200 μηι und dient als Substrat für das epitaktische Aufwachsen und gleichzeitig als niederohmige Schicht, mit der eine der beiden leitenden Metallschichten 12 verbunden werden kann. Die pleitende Zone 10, die erste Zone, ist niederdotiert durch epitaktisches Aufwachsen hergestellt und hat eine Dicke von 10 bis 30 μιη. Die n⁺-leitende Zone 11, die zweite Zone, ist hochdotiert auf der p-leitenden Zone 10 aufgebaut und enthält Störstellen, die zu einem dem ρ-Typ entgegengesetzten Leitungstyp führen. Die η ^-leitende Zone 11 hat eine Dicke von mehr als 5 μιη und insbesondere wie oben beschrieben eine Dicke von mehr als 10 μιη, um eine Berührung zwischen einer Legierungszone oder dem herabhängenden Ende einer darüberliegenden leitenden Metallschicht einerseits und dem pn-übergang andererseits, die zu einem Kurzschluß führen könnte, auszuschließen. Wäre die Dicke der η+-leitenden Zone 11 geringer als 4 μιη, so würde die Legierungszone oder die herabhängende Endkante der leitenden Metallschicht mit dem pn-übergang in Verbindung kommen, wie dies in F i g. 1 c dargestellt ist, und es würde sich ein Kurzschluß ergeben.

In weiteren Versuchen haben die Erfinde, eine Zenerdiode der in F i g. 1 b dargestellten Art mit einer η+-leitenden Zone von mehr als 5 μιη Dicke hinsichtlich ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie im Sperrgebiet mit einer Zenerdiode mit einer n⁺-leitenden Zone von weniger als 4 μιη Dicke verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs sind in F i g. 2 veranschaulicht, aus der man ersehen kann, daß die beiden letzten Dioden ein völlig unbefriedigendes Zenerdurchbruchverhalten zeigen, das durch die Kurven 21 und 22 in Fig. 2 wiedergegeben wird, während die erste Diode einen scharf ausgeprägten Zen erknick zeigt, wie dies die Kurve 23 in Fi g. 2 veranschaulicht.

Eine mikroskopische Untersuchung eines den pnübergang und den überlappenden Teil der leitenden Metallschicht enthaltenden Abschnittes der Zenerdioden ergab den Beweis, daß die Endkante der leitenden Metallschicht bei den beiden letzten Dioden bis zur Berührung mit dem pn-übergang nach unten hängt, wie dies in F i g. 1 c dargestellt ist.

Bei der Diode mit einer n+-lcitendcn Zone von mehr als 5 |im Dicke dagegen erstreckt; sich die herabhängende Endkantc der leitenden Metallschicht nicht bis zu dem pn-Ubergang, wie dies in F i g. 1 b veranschaulicht ist.

Wie man aus den F i g. 3 a und 3 b sieht, wird als Substrat ein Einkristall aus Silizium verwendet und darauf mittels epitaktischen Aufwachsens das jeweils gewünschte Halbleitermaterial niedergeschlagen. Gemäß Fig. 3 a wird als Substrat 14 p+-leitendes Silizium verwendet und darauf mittels epi taktischen Aufwachsens eine niederdotierte Zone 10 von p-leitendem Typ ausgebildet. Anschließend wird auf der niederdotierten Zone 10 eine hochdotierte Zone 11 von η' -leitendem Typ epitaktisch aufgezüchtet, so daß man einen pn-übergang erhält. Nachdem man in dieser Weise ein Siliziumplättchen mit einem pn-Übergang erzielt hat, wird auf jeder der beiden einander gegenüberliegenden Seiten dieses Plättchen ein geeigneter metallischer Leiter 12 aufgebracht. Gut geeignet für diesen Zweck sind Plättchen aus Nickel oder aus Nickel und Gold, da sie zu einer leichten Verschweißung führen, jedoch sind auch andere metallische Materialien, wie Aluminium oder Gold-Antimon-Legierungen als solche Elektroden verwendbar.

Gemäß F i g. 3 b wird ein Kristallplättchen 10 aus Silizium, das gleichzeitig als niederdotierte Zone dient, als Substrat verwendet und darauf mittels epitaktischen Aufwachsens eine hochdotierte Zone 11 aufgebrachi. Außerdem werden in ähnlicher Weise, wie in F i g. 3 a, zwei leitende Metallplättchen 12 aufgebracht.

Bei den upitaktischen Zenerdioden erhält man die hochdotierte Zone mittels epitaktischen Aufwachsens. Es liegt daher auf der Hand, daß die. Methoden zur Herstellung der niederdotierten Zone in keiner Weise auf die in Verbindung mit den F i g. 3 a und 3 b veranschaulichten Verfahren beschränkt sind. So kann man beispielsweise auf einem p-leitenden Substrat eine D^ -leitende Zone mittels Diffusion herstellen. Eine solche p+-leitende Zone stellt j.'doch nicht die Zone dar, die erfindungsgemäß als hochdotierte Zone angesprochen wird, da die Zenerdiode eine η+-p-p⁺-Struktur aufweist. Ebenso stellt bei einer η+-n-p"""-Struktur die η'■-leitende Zone nicht die hochdotierte Zone im Sinne der Erfinuung dar.

Man muß sich also stets vor Augen halten, daß eine der beiden den pn-übergang bildenden Zonen als hochdotierte Zone und die andere als niederdotierte Zone im Sinne der Erfindung anzusprechen ist.
Das für das epitaktische Aufwachsen bevorzugt verwendete Ausgangsmaterial sind Siliziumverbindungen, wie z. B. Monosilan SiH₄, Disilan Si₀H₆, Tnchlorsilan SiHCI₃ oder Siliziumtetrachlorid SiCl₄, odei Germaniumverbindungen, wie z. B. Germaniumwasserstoff GeH₄, Germaniumtetrachlorid GeQ₄ odei

Germaniumtetrajodid GeJ₄, wie sie auch sonst bei üblichen epitaktischen Aufwachsverfahren Verwendung finden.

Eine solche Silizium- oder Germaniumverbindung wird in einen Reaktor zum epitaktischen Aufwachser eingespeist, indem man sie von einem Trägergas, wie etwa Wasserstoff oder Argon, mitnehmen läßt. Ds sich der Reaktor zum epitaktischen Aufwachsen aul einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur der Silizium- oder Germaniumverbindung befindet, wird diese Verbindung einer thermischen Zersetzung oder einer Reduktion durch Wasserstoff unterworfen, und es kommt zur Abscheidung von Siliziumoder Germaniumkristallen. Der Silizium- oder Ger-

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ίο

maniumverbindung kann ein Dotierungsmaterial, wie Anschließend werden Ventile V₁, V_v V₆ und F ge ζ B Phosphin PH,, Arsin AsH,, Phosphortrichlorid öffnet, und re.nes Wasserstoffgas von einem Tau PCi BoSorid BCL oder Diboran B₀H₀, in gas- punkt von weniger als -70 °C wird über e.ne Gas-SigerAggegatzus³tand beigemisch, "sein. Dieses reinigungsanlage Pr, ein Reinigungsnlter GF und eine SSungsmSerial erfährt in dem Reaktor ebenfalls 5 Heizein richtung r, zu zwei Reaktoren A₁ und R₂,zum Se thermische Zersetzung oder eine Reduktion epitaktischen Aul wachsen^ eingeleitet, um,deren Innedurch Wasserstoff, und es kommt zu einer Aussehe!- res zu reinigen. Als nächstes wird ein E nknstallplaU dung von Dotierungsmaterial, das eine vorgegebene chen aus Silizium, das als Substrat dient auf einen im sSteienkonzentration ergib!. Innern des Reaktors R₁ angeordneten Heizer aufge-

Wird Ils Ausgangsmaterial Monosilan SiH₄ oder io bracht, und über die Gaszufuhrleitung wird aus dem Disilan Si H verwendet, so wird eine Reaktortem- Vorratstank S₁ eine vorbestimmte Menge an in pasoeratur zwischen 900 und 1200 C und insbesondere sender Weise mil Wasserstoffgas verdünntem und auf zwischen 950 und 1050 ^PC bevorzugt. Wird als Aus- einer gewünschten Temperatur von beispielsweise rngsmaterial Trichlorsilan SiHCl' oder Silizium- 2°±1 C gehaltenem Trichlorsilan in den Reaktor tetrachlorid SiCl₄ benutzt, so wird eine Reaktortem- 15 A₁ eingespeist. Da der Reaktor R₁ auf eine oberhalb neratur zwischen 1100 und 1350 °C und insbeson- der Zersetzungstemperatur des Tnchlorsilans liegende dere zwischen 1100 und 1200 ^? C bevorzugt. Die Temperatur aufgeheizt ist, erfolgt im Inneren des Reaktortemperatur, die Zersetzungsdauer, die Kon- Reaktors R₁ eine sofortige Zersetzung des Ausgangszentration MR an Ausgangsmaterial und die Speise- materials, und es kommt zu einem epitaktischen Autrate für das epitaktische Aufwachsen müssen sehr ge- ao wachsen von Silizium auf dem Substrat. Wahrend dienau gewählt werden, da diese Größen nicht nur die ser Behandlung sind allein die Vorratsbehälter S₁ und Aufwachsrate der epitaktischen Schicht, sondern S₃ über die Gaszufuhrleitung mit dem Reaktor K₁ ebenso das Ausmaß des Gradienten der Störstellen- verbunden, und dementsprechend bildet sich in dem konzentration über den pn-übergang bestimmen. Rektor R₁ auf dem Substrat eine p-leitende epitak-

F i g 5 zeigt eine bevorzugte Aufwachsrate in 25 tische Schicht mit einer vorgegebenen Störstellenkonum/min für das Aufwachsen einer epitaktischen zentration.

Schich* bei einer Temperatur von 1200" C, bei dem Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der br-

Trichlorsilan als Siliziumverbindung verwendet wird. findung wurde dem gasförmigen Gemisch aus Tn-Wie Untersuchungen der Erfinder gezeigt haben, ist chlorsilan und Wasserstoff als Dotierungsmaterial der in Fig 5 dargestellte Bereich besonders zu be- 30 Diboran in einer Menge von 10 ²l/min und mit einer Vorzügen für die Herstellung der hochdotierten Zone. Flußgeschwindigkeit von 1 · 1 < bis 3 · KV» cm nun Eine Steigerung des Molverhältnisses MR von Tri- beigemischt. Die Flußgeschwindigkeit und die Konchlorsilan SiHCl, gegenüber Wasserstoff ist zwar für zentration des Trichlorsilans in dem Reaktor R₁ wird die Steigerung der Aufwachsrate an Silizium-Einkri- durch die Menge an zugeführtem Wasserstoffgas und stallen von Vorteil, jedoch ist eine übermäßige Stei- 35 durch die Temperatur in dem Vorratsbehälter 5, begerung dieses Molverhältnisses MR nicht erwünscht, stimmt, da da> Trichlorsilan durch das in den Vorda dann nicht nur das Trichlorsilan nicht vollständig ratsbehälter 5, eingespeiste Wasserstoffgas verdampft, ausgenutzt wird, woraus sich ein Verlust an Aus- Die Konzentration des eingespeisten Trichlorsilans gangssubstanz ergibt, sondern außerdem auch eine muß genau überwacht werden, da es die Aufwachs-Polykristallbildung imd das Auftreten von Unvoll- 40 rate für die epitaktische Schicht bestimmt. Die Aufkommenheiten im Kristalleefüge der abgeschiedenen wachsrate hängt außerdem von der Große des Reakepitaktischen Schicht zu beobachten ist. Die Auf- tors R₁ und von der Reaktionstemperatur oder der wachsrate sollte daher geringer sein als 7 um/min. Temperatur für das epitaktische Aufwachsen ab. Bei Eine übermäßig kleine "Auiwachsrate ist ebenfalls einem Durchmesser des Reaktors R₁ von 100 mm benachteilig Es kann in einem solchen Falle der ge- 45 trägt die Menge an zugeführtem Wasserstoffgas 40 bis «ünschte Gradient für die Störstellenkonzentration 70 Liter/min.

über der. pn-übergang nicht mehr erzielt werden, da Sobald auf dem Substrat eine p-leitende oder nic-

es bei einer solch langen Periode für das epitaktische derdotierte Zone mit der gewünschten Dicke und

Aufwachsen zu einer Störstellendiffusion kommt, die Störstcllenkonzentration ausgebildet ist. wird die so

zu einer Verschlechterung des Durchbrucnverhaltens 5° geschaffene halbleitende Struktur aus dem Reaktor

der Zenerdiode Anlaß gibt. Es empfiehlt sich daher, R₁ in den Reaktor R₂ übergeführt, in dem unter An-

die Aufwachsrate höher zu wählen als 3 um'min, Schluß der Vorratsbehälter S₁ und S₂ an den Reaktoi

wie man aus Fig. 5 ersehen kann. Im Gesamtergeb- R.₂ über die Gaszufuhrleitung das epitaktische Auf·

nis haben die Untersuchungen der Erfinder also ge- wachsen einer η-leitenden Schicht vorgenommen wird

zeigt daß eine Aufwachsrate zwischen 3 und 7 um/ 55 Dazu werden Trichlorsilan und Phosphortrichloric

min besonders von Vorteil ist. in einem festen Verhältnis miteinander gemischt, um

Als nächstes sollen das für die Herstellung der dieses Gemisch wird in der gleichen Weise wie be

erfindungsgemäßen Zenerdioden verwendete Verfah- den Vorgängen in dem Reaktor R₁ zum epitaktischei

ren und "seine Betriebsbedingungen im einzelnen be- Aufwachsen in dem Reaktor R₂ benutzt. Die Meng'

schrieben werden. ^{6o an} zugeführtem Phosphortrichlorid hängt von de

Fig 4 ist eine schematische Darstellung einer Menge an Wasserstoffgas ab. So läßt sich beispiels

Apparatur zum epitaktischen Aufwachsen. Beim Be- weise eine n⁺leitende Schicht mit einer Störstellen

trieb dieser Apparatur werden zunächst Trichlorsilan, konzentration in der Größenordnung von 10^2l) Ate

Phosphortrichlorid und Diboran sowie Wasserstoff- men/cm^:l dann erzielen, wenn man Wasserstoffgas m

»as in einen Vorratsbehälter S, für die Siliziumverbin- 65 einer Flußgeschwindigkeit von 7 bis 20 l/min zufuhr

dung einen Vorratsbehälter S., für ein η-leitendes Beträgt die Störstellenkonzentration einer hocii

Dotierungsmaterial bzw. in einen Vorratsbehälter S., dotierten Zone vom n--leitenden Typ weniger al

für ein p-leitendes Dotierungsmaterial eingebracht. 1 ■ 10¹⁹ Atome/cm³, so kann eine unerwünschte Uir

11 12

kehr des Leitungstyps der legierten Zone in den weist die Raumladungsschicht eines mittels epitakti-

p-leiti:nden Zustand auftreten, wenn man dieser Zone sehen Aufwachsens hergestellten pn-Übergangs die

Aluminium in ohmschem Kontakt zulegiert. Die Lös- geringe Größe W₀ auf; die Raumladungsschicht nimmt

Hchkeit von Aluminium in festem Zustand gegenüber bei einem solchen pn-übergang den Wert W_x an, der

Silizium beträgt bei 600° C etwa 6 ■ IG¹⁸ Atome/cm³, f> wesentlich größer ist als der Wort W₀, wie man aus

bei 700° C etwa 1 ■ 10^1!) Atome/cm³, bei 800° C etwa F i g. 7 a ersehen kann.

1 · 10^!ίι Atome/cm³, bei 900° C etwa 1,5 · IO¹⁹ Atome/ Sind die Zenerdurchbruchspannungen für eine epi-

cm³, bei 1000° C etwa 1,8 · 10"· Atome/cm^:i und bei taktische Zenerdiode einerseits und für e<ne in üb-

1100° C etwa 2 · 10^t!) Atome/cm^:l. Da dieZulegierung licher Weise nach der Diffusionsmethode hergestellte

von Aluminium üblicherweise bei einer Temperatur io Zenerdiode andererseits gleich groß, so unterscheiden

zwischen 650 und 800° C und insbesondere bei einer sich die Störstellenverteilung für den pn-übergang

Temperatur in der Gegend von 740 ± 20° C vor- und die Breite der Raumladungsschicht in beiden

genommen wird, ist es erforderlich, daß die hoch- Fällen voneinander, d. h., die letztere Diode hat eine

dotierte η-leitende Zone eine Störsteilenkonzentration wesentlich breitere Raumladungsschicht als die

von mehr als 1 · 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist. Auf der 15 erstere. Dementsprechend zeigt eine na:h der Diffu-

anderen Seite läßt sich eine Störstellenkonzentration sionsmethode hergestellte Zenerdiode im Vergleich m

von mehr als 1 · 10²¹ Atomen/cm³ in einer abgeschie- einer epitaktischen Diode eine hohe dynamische Im-

denen Siliziumschicht nur schwer durch epitaktisches pedanz. Außerdem führt die unebene Ausbildung der

Aufwachsen erreichen, da dann die abgeschiedene Grenzschicht des nach der Diffusionsmethode herge-

Siliziumschicht polykristallin wird. 20 stellten pn-Übergangs zum Auftreten lokaler Durch-

Die Störstelienkonzentration der niederdotierten brüchc, so daß eine solche Zenerdiode ein unscharfes

Zone ist von bestimmendem Einfluß für das Zener- Durchbruchverhalten zeigt.

durchbruchverhalten der Zenerdiode. Sie wird so Alle diese Überlegungen zeigen, daß die Herstellung

ausgewählt, daß sie in einem Gebiet zwischen 1 · 10¹⁷ der hochdotierten Zone mittels epitaktischen Auf-

und 4 · 10¹⁹ Atomen cm³ liegt, so daß der Gradient as Wachsens starke Vorteile bietet,

für die Störstellenkonzentration quer über den pn- In F i g. 8 a und 8 b sind die Beziehung zwischen

Übergang, der durch die Heiztemperatur und die der Störstellenkonzentration einer p-leitenden oder

Heizzeit während des epitaktischen Aufwachsens der niederdotierten Zone und der Zenerdurchbruchspan-

hochdotierten Zone bestimmt wird, einen Wert auf- nung dargestellt, wenn sowohl diese p-leitende Zone

weist, der zwischen 2 · 10^ä' und 7 · 10²³ Atomen/cm⁴ 30 als auch die η+-leitende Zone einer Zenerdiode mit

liegt. einer η⁺-p-p^x-Struktur nach der Methode des epitak-

Die niederdotierte Zone kann ein Einkristall aus tischen Aufwachsens hergestellt sind. Genauer gesagt. Silizium sein, der eine Störstellenkonzentration inner- zeigen diese Darstellungen die Beziehung zwischen halb des oben angegebenen Bereichs enthält und ent- einer gewünschten Zenerdurchbruchspannung und der weder aus einem nach dem üblichen Ziehverfahren 35 zu deren Erzielung bei festem Gradienten für die für Einkristalle oder nach dem Schwebezonenverfah- Störstellenkonzentration über den pn-Übcrgang erforren für Einkristalle hergestellten Kristallplättchen derlichen Störstellenkonzentration,
oder aus einem durch epitaktisches Aufwachsen er- In F i g. 8 a sind die Werte aufgetragen, die man zeugten Einkristall bestehen kann. Das Verfahren des bei Verwendung von Trichlorsilan und von Siliziumepitaktischen Aufwachsens eignet sich insbesondere <κ tetrachlorid als Ausgangsmaterial erhält, während in für die Herstellung von Zenerdioden, die eine ausge- Fig. 8b die bei Verwendung von Monosüan als de'inte Übergangszone und damit eine große Leistung Ausgangsmaterial erzielbaren Ergeonisse aufgetragen aufweisen, da sich die Störstellenverteilung des so ab- sind. Die Kurven A und E in den Fig. 8a und 8b geschiedenen Siliziums über die gesamte abgeschie- sind aus einem Aufsatz von S. L. Miller in der dene Schicht hinweg sehr gleichförmig halten läßt, so 4: Zeitschrift Physical Review von 1957. Bd. 105. daß im Ergebnis da« Durchbruchverhalten des Kri- S. 1246 bis 1249. entnommen und veranschaulichen stallplättchens in allen seinen Abschnitten sehr gleich- den Zusammenhang zwischen der Störstellc -xonzenförmig wird. Mit anderen Worten lassen sich Silizium- tration einer niederdotierten Zone eines pn-übergangs Zenerdioden mit den gewünschten elektrischen Eigen- und der Zenerdurchbruchspannung einer nach der schäften mit hoher Ausbeute erzeugen. 5c Legierungsmethode hergestellten Zenerdiode. Aus

Außerdem können sich die Zenereigenschaften der diesen Kurven kann man ersehen, daß die nieder-

Diode verschlechtern, wenn der Übergang nicht hin- dotierte Zone eine Störstellenkonzentration von

reichend eben wird. Wie man aus Fig. 6 sieht, in 4 ■ 10¹⁷ Atomen/cm³ aufweisen muß. um eine Zener-

der die Verhältnisse an der Zwischenschicht eines diode mit einer Zenerdurchbruchspannung von 7 Volt

durch epitaktisches Aufwachsen und eines durch Dif- 55 zu erzielen. Während es möglich ist, dutch Einiegie-

fusion erzeugten Übergangs einander gegenübergestellt ren von Aluminium eine Zenerdiode mit einer schma-

sind, die sich in ihrer Gleichförmigkeit erheblich von- len pn-Übergangszone zu erzeugen, erweist es sich als

einander unterscheiden. Man erhält einen ebenen pn- unmöglich, eine Diode herzustellen, die eine so groß«

Übergang, wenn man auf einer glatten und ebenen Leistung hat. daß ihr Zenerdurchbruchstrom oder ihi

Oberfläche eines p-leitenden Substrats eine η ^-leitende 60 Zenerdurchbruchanfangsstrom beispielsweise mehl

Zone durch epitaktisches Aufwachsen erzeugt. als 10 Watt Leistung entspricht. Dieser Mangel laß

Im Gegensatz dazu ist die Fläche eines durch Dif- sich beseitigen, indem man die Störstellenkonzentra

fusion entstehenden pn-Übergangs nicht eben. tion der niederdotierten Zone der Zenerdiode so fest

F i g. 7 a und 7 b zeigen Abmessungen von Raum- legt, daß sie innerhalb des in den F i g. 8 a und 81

ladungsschichten, die sich bei Anlegung einer Sperr- 65 schraffierten Bereichs zu liegen kommt,

spannung an einen pn-übergang ergeben, der nach Die Kurven B, C und D in F i g. 8a lassen siel

der Diffusionsmethode bzw. mittels epitaktischen Auf- angenähert durch die nachstehenden Gleichungei

Wachsens hergestellt ist. Wie man aus Fig. 7b sieht, wiedergeben.

-Π0 8*

V, ** (-0,09 ** + 0,32 a: + 1,21)-* (3)

log V₁ = (- 0,09 x* + 0,26 χ + 0,94)"¹ (1)

LurveD:
log V₉ = (-0,09 ** + 0,29 χ + l,06)-i (2),

α deten V₂ die Zenerdurchbruchspannung,

— log

2 · 10¹⁸

und N die Störstellenkonzentration in Atome/cm³ ao sind.

Es empfiehlt sich, die Gleichung (2) als Norm zu wählen, um Zenerdioden mit den gewünschten Zenerverhalten bei hoher Ausbeute zu erhalten.

Die abgelesenen und die praktisch gemessenen Werte für die in der F i g. 8a aufgetragenen Punkte,4 bis L und A' bis L' sind die folgenden:

Ein	Zenerdurchbruch	gemessen	Störstellen
getragener	spannung in Volt	28,2	konzentration
Punkt	abgelesen	19,0	in Atome/cra*
A	37	15,7	2,0 · 1O1⁷
B	25	13,8	4,0 · ΙΟ"
C	20	12,7	6,0 · IO1⁷
D	17	9,9	8,0-10"
E	15,5	8,4	1,0 · ΙΟ«
F	12	7,9	2,0 · ΙΟΙ»
G	10	7,6	4,0 · ΙΟ"
H	9,3	7,4	6,0·10'8
I	9,0	6,9	8,0 · ΙΟ"
J	8,7	6,7	1,0 · ΙΟ«
K	8,0	12,8	2,0 · 101»
L	7,8	8,7	4,0 -ΙΟ"
A'	17	7,4	2,0-101'
B'	12	6,7	4,0 · ΙΟ"
C	10	6,3	6,0·10ΐ7
D'	8,8	5,3	8,0 · ΙΟ"
E'	8,2	4,8	1,0 · ΙΟ'«
F'	6,8	4,6	2,0 · 1018
σ	6,0	4.55	4,0-10'⁸
H'	5,6	4,5	6,0 · ΙΟ·⁸
Γ	5,5	4,3	8,0 · 10'8
J'	5,4	4,2	!,ΟΊΟΙ»
K'	5,1	2,0 · ΙΟ«
V	5,0	4,0 · ΙΟ"

Die eingezeichneten Punkte α bis ν in F i g. 8 a stellen die Beziehung zwischen der Störstellenkonzentration der niederdotierten Zone und der Zenerdurchbruchspannung einer erfindungsgemäßen Zenerdiode dar. Die Koordinatenwerte für diese Punkte sowie die praktisch gemessenen Werte ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle:

Ein	Zenerdu	ύ»Ϊι Vim ch··	gemessen	StörsteUenkonwnWfttion	geroessen
getragener	spannung in Volt	16,2	in Atoroe/cm*	2,15 · 10"
Punkt		12,5		2,95 · 10"
a	27	13,1	2,1 · 10"	4,0 - 10"
b	20	10,0	2,3 · 10"	6,0 - 10"
C	19	8,1	3,0 - 10"	1,0 · 10'«
d	17	6,6	3,2 · 10-i	1,95 · ΙΟ"
e	18	6,4	4,1 · 10"	3,0 · ΙΟ«
j	15,5	5,6	4,7 · 10"	6,0 · ΙΟΙ*
g	14	5,1	7,8 · 10"	1,0 · 10»
h	13,5	5,8	7,6 · 10"	1,12 · 10*⁹
i	12	4,9	8,8 · 10"	2,0 · lOi»
j	12	4,9	1,12-1018	4,0 1018
k	10,5		1,16 · 1018
I	9,2		1,28 · ΙΟ«
m	8,0		2.0 - 1018
η	7.2		3,0 · 101*
O	7.8		3,3 ■ 10'^s
P	7.7		5.9 · 10'⁸
q	6,6		6.9 · ΙΟ'⁸
r	6,6		8,6 ■ 10"·
S	7.0		1,09 · ΙΟ'«
t	6.7		1.4 · ΙΟ'⁸
U	6,2	2.0 ■ 1019
V	6,2	3,1 · 10¹⁹

Die Kurven F, G und H in F i g. 8 b lassen sicli angenähert durch die * nachstehenden Gleichungen wiedergeben:

Kurve F:

log V₂ = (-0,075 χ"- -τ 0,38 χ + 1,36)-» (6)

Kurve G:

log V_z = (-0,075 x² + 0,52 * + l,59)-i (4)

Kurve H:

log V_z = (-0,075 χ2 + 0,31 χ + 1,17)-1 (5)

40 wobei V., χ und N wieder die vorige Bedeutung haben.

Auch in diesem Falle lassen sich Zenerdioden mit dem gewünschten Zenerverhalten mit großer Ausbeute herstellen, wenn die Störstellenkonzentration der niederdotierten Zone für die gewünschte Zenerdurchbruchspannung an Hand der Gleichung (5) bestimmt wird.

Die in der Fig. 8b eingetragenen Punkte A bis L lassen sich angenähert durch die Gleichung (4) wiedergeben, während die in die gleicht Figur eingezeichneten Punkte A' bis V angenähert durch die Gleichung (6) bestimmbar sind. Die in Fi g. 8 b eingezeichneten Punkte α bis / veranschaulichen die Beziehung zwischen der Störstellenkonzentration der niederdotierten Zone und der Zenerdurchbruchspannung tatsächlich gebauten Zenerdioden.

F i g. 9 a veranschaulicht die Häufigkeit, mit dei bei epitaktischen Zenerdioden bei bestimmten Strom· werten der Zenerdurchbruch auftritt. In F i g. 9 b dagegen ist eine entsprechende Häufigkeitsverteilung füi eine übliche, nach der DifTusionsmethode hergestellt« Zenerd'.ode aufgetragen.
Zur Gewinnung dieser Häufigkeitsverteilungen wur den jeweils dreißig pn-Übcrgänge nach der Methodi des epitaktischen Aufwachsens und nach der DIfTu sionsmcthode hergestellt und getestet, wobei jcwcil der Zencrdurchbruchanfangsstrom beobachtet wurde

•f φ

Bei Betrachtung der Fig. 9a und 9b sieht man, daß der Mittelwert für den Zenerdurchbruchanfangsstrom bei den epitaktiscben Zenerdioden ein Zehntel oder weniger des Wertes beträgt, der bei üblichen, nach der Diffusionsraethode hergestellten Zenerdioden zu beobachten ist.

Dieser auffallende Unterschied ergibt sich daraus, daß die Grenzfläche des pn-Überganges bei den epitaktiscben Zenerdioden sehr gleichförmig und die zugehörige Raumladungsschicht sehr schmal ist, wie dies oben in Verbindung mit F i g, 6 erläutert worden ist, und daß es quer über den Übergang eine abrupte Änderung in der Störstellenkonzentration gibt.

Außerdem wurden dreißig epitaktische Zenerdioden mit dreißig nach der Diffusionsmethode hergestellten Zenerdioden hinsichtlich ihrer dynamischen Impedanzverteilung verglichen.

Die Ergebnisse dieses Vergleichs sind in Fig. 10 zusammengestellt, aus der man sehen kann, daß die dynamische Impedanz der epitaktiscben Zenerdioden sehr gering ist und weniger als etwa ein Drittel des

Wertes beträgt, der bei üblichen, nach der Diffusionsmetbode hergestellten Zenerdioden zu beobachen ist. Der für die dreißig epitaktiscben Zenerdioden gemessene Mittelwert für die dynamische Impedanz beträgt 0,081 Obm, während sich der gleiche Wert für

ίο die dreißig nach der Diffusionsmethode hergestellten Zenerdioden auf 0,24 Ohm beläuft. Auch dieser Unterschied ist darauf zurückzuführen, daß die Grenzschicht bei dem pn-übergang der epitaktischen Zenerdioden eben verläuft und die zugehörige Raum-

ladungsschicht nur eine geringe Breite aufweist, wie dies in Verbindung mit F i g. 6 bereits oben erläutert worden ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

409 536/2

Claims

Patentansprüche:

1. Zenerdiode, die aus zwei aneinandergrenzenden balbleitenden Zonen entgegengesetzten Leitungstyps» aufgebaut ist, wobßi die zweite Zone eine höhere Störstellenkonzentration aufweist als die erste Zone und auf einer ebenes und glatten Fläche der ersten Zone aufgebracht ist, und wobei der von den beiden Zonen gebildete pn-Übergang und seine unmittelbare Umgebung einen zur Erzeugung des Zenerdurchbrucbs am pn-übergang ausreichend hohen Störstellenkonzentrationsgradienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zweite Zone durch epitaktisches Aufwachsen aus einer eine flüchtige, leicht zersetzbare Halbleiterverbindung, vorzugsweise eine Siliziumverbindung enthaltenden Gasphase aufgebracht ist, daß die Störstellenkonzentration in der ersten Zone 1 · ΙΟ¹⁷ bis 4 · 10¹⁹ Atome/cm« und in der zweiten Zone

1 · 10¹⁹ bis 1 iO^äi Atome/cm^:) und daß der Störstellenkonzentrationsgradient beim pn-übergang

2 · 10²¹ bis 7 · 10²³ Atome/cm⁴ beträgt, und daß die zweite Zone eine solche Dicke hat, daß eine physikalische und elektrische Beeinflussung des pn-Übergangs durch die auf der zweiten Zone aufgebrachte leitende Metallschicht ausgeschlossen ist.

2. Zenerdiode nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Zone zwischen 7 und 35 μΐη beträgt.

3. Zenerdiode nach Ansp-'ich 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, cteß der Bereich des Störstellenkonzentrationsgradienteri am pn-übergang und in seiner unmittelbaren Umgebung nicht schmäler ist als die Raumladungsschicht der Diode.

4. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zonen aus Silizium bestehen und die erste Zone p-leitend und die zweite Zone η-leitend ist.

5. Zenerdiode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der freien Oberfläche jeder der beiden Zonen aufgebrachte leitende Metallschicht aus Aluminium in ohmschem Kontakt auflegiert ist.

6. Zenerdiode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der freien Oberfläche jeder der beiden Zonen aufgebrachte leitende Metallschicht aus Nickel-Gold aufplattiert ist.

7. Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche niederohmige Schicht, die auf der für die Aufbringung der leitenden Metallschicht bestimmten Seite der ersten Zone angeordnet ist und den gleichen Leitungstyp wie diese aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkristallplättchen aus Silizium mit einem vorgegebenen Leitungstyp und einer Störstellenkonzentration zwischen 1 · 10¹⁷ und 4 · 10¹⁹ Atome/cm³ auf einer Oberfläche geglättet und gereinigt und anschließend in einen mit einer Heizeinrichtung versehenen und durch ein Trägergas gereinigten Reaktor eingebracht wird, daß in diesen Reaktor eine Siliziumverbindung und ein Dotierungsmaterial zur Erzeugung einer epitaktischen Schicht eines <Jero Leitungstyp des Etokrlstallplättchens entgegengesetzten Leitungstyps zusammen mit einem TrSgergas eingebracht wird und daß in dem Reaktor eine Wärmebehandlung bei einer die Zersetzungstemperatur der Siliziumverbindung überschreitenden Temperatur vorgenommen wird, bei der sich durch die Zersetzung der Siliziumverbindung auf dem Kristallplättcben Siliziumeinkristalle mit einer Wachstumsrate von 3 bis 7 μΐη/ηιίη abscheiden, wobei sich zwischen der abgeschiedenen epitaktischen Schicht und dem Einkristallplättchen ein pn-übergang mit einem Gradienten der Störstellenkonzentration zwischen 2 · 10²¹ bis 7 · 10^is Atome/cm⁴ ausbildet

9. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliziumverbindung Mouosilan SiH₄ benutzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Silizium verbindung Trichlorsilan (SiHCl₃) oder Siliziumtetrachlorid (SiCl₄) benutzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration .V in der ersten Zone so gewählt wird, daß die Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung V_z und der Störstellenkonzentration N in dieser Zone gegeben r.t durch die Gleichung

log v, = (-0,09 x² + 0,29 χ + l,06)->,