DE1789021C3

DE1789021C3 - Zenerdiode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1789021C3
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: 1975-04-10
Also published as: DE1789021A1; DE1789021B2; GB1203886A; US3602778A

Description

mit .ν = log

N
2-10^ls

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellcnkonzentration N 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 V, ■-- (-0,075 .v² ■+ 0.31 χ - 1.17)-*.

mit .v

log

N
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 Anspruches 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 halblcitcnden Zonen entgegengesetzten Leitungstyps Hufgebaut ist, wobei die zweite Zone eine höhere Störstellenkonzentraition 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

f>n-Übergang und seine unmittelbare Umgebung einen tür 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 ρκ-Übergangs von Zenerdioden entweder der Legierungsmethode oder der Diffusionsmethode. Dabei wird die Legierungsmc ihode 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 pnübergang zu erzielen, da es Unvollkommcnheitcn im Mikrogefüge der Kristalle gibt und eine geringe Fluktuation der Störstellenvcrteilung 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 Zeperdioden keine guten Durchbrucheigenschaften auf. .ir,

Die Diffusionsmethode ist nun zwar insofern im Vorteil, als sie die obenerwähnten Mängel 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 der 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, indem sie beispielsweise eine Durchbruchspannung 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 Ai ϊ einschließlich eines Verfahrens zu ihrer Herstellung zu schaffen, die einen sehr geringen Reststrom und eine niedrige dynamische Impedanz über dem pn-übergang zeigt, ferner einen hohen 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 aufgebrach· ist, daß die Störstellenkonzentration in der ersten Zone 1 · 10¹⁷ bis 4 10'« Atome/cm^:t und in der zweiten Zone 1 · 10'" bis 1 · H)-¹ Atome/cm» und daß der Störstellenkonzentrationsgradient beim pnübergang 2 · 10²¹ bis 7 · 10-' Atome cm⁴ beträgt, und daß die zweite Zone eine solche Dicke hat, daß eine physikalische und elektrische Beeinflussung des pn-Übcrgangs 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 ■ 10^lr und 4 ■ 10'" 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 Zcrsetzungstemperatui der Siliziumverbindung überschreitenden Temperatur vorgenommen wird, bei der sich durch die Zersetzung der Siliziumverbindung auf dem Einkristallplättchen Siliziumeinkristalle mit einer Wachstumsrate von 3 bis 7 um/min abscheiden, wobei sich zwischen der abgeschiedenen epitaktischen Schicht und dem Kristallplättchen ein pn-übergang mit einem Gradienten der Störstcilenkonzentration zwischen 2 · 10²¹ bis 7 · 10²³ Atome/cm⁴ ausbildet.

Wird als Ausgangsmaterial Monosilan SiH₄ benutzt, so ist es zweckmäßig, daß die Störstellenkonzentration N in der niederdotierten Zone so gewählt wird, daß die Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung V₂ und der Verunreinigungskonzentration N in dieser Zone gegeben ist durch die Beziehung

log V₁ = (- 0,075 χ² + 0,31 χ + 1.17)-¹. konzentration von 1 · ΙΟ¹⁷ bis 4 · 10"» Atome/cm³ auf,

und in der hochdotierten Zone 11 beträgt die Stör-

mit;c = log ——. stellenkonzeniration zwischen 2 · 10^Ιβ und 1 · 10^2t

2 · 10¹⁸ Atome/cm^s, wie dies bereits oben beschrieben wor-

3 den ist. Die in ohmschem Kontakt mit der Diodcn-

Wird als Ausgangsmaterial Trichlorsilan SiHCl₃ struktur stehenden leitenden Metallschichten sind da- oder Siliziumtetrachlorid SiCl₄ genommen, so ist es mit verschweißt oder daran anlegiert, wobei man sich zweckmäßig, daß die Störsteilenkonzentration 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 V₁ und der Störstcllenkonzentration N in dieser Zone für die Störstellenkonzentration auf, der in der Grögegeben ist durch die Gleichung ßenordnung zwischen 2 · 10²¹ bis 7 · 10²³ Atome/cm⁴

log V₁ = (-0,09^ + 0,29^+1,06)-·, ^lie£: ... ·,♦·,.** i. w

^{6 z v} Die durch das epitaktische Aufwachsen geschaf-

_ N 15 fene hochdotierte Zone muß eine bestimmte Mindestnut χ — log ^ ^_g . _{dicke na}b_enj 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 nämlich 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- daß sich die Legierungszone bis zu dem pn-übergang schaulichung der Strom-Spannungs-Kennlinie im hin erstreckt, so kann es dazu kommen, daß der pn-Sperrbereich für epiiaktische Zenerdioden, Übergang kurzgeschlossen wird und kein Zenerver-

Fig. 3 a und 3b schematische Darstellungen ver- 25 hallen mehr zeigt. Bedient man sich für die Abscheischiedener Herstellungsstufen bei dem Verfahren zur dung der leitenden Metallschichten nicht des Legie-Herstellung von epitaktischen Zenerdioden, rungsverfahrens, 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 die 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 μΐη und insbesondere eine Dicke von mehr als

Fig. 7a und 7b Schnittdarstellungen der Raum- 40 10 um 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 Mindestdicke 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 μτη bis hinauf zu

einen an dem pn-übergang einer epitaktischen Zener- 50 50 μΐη und insbesondere in dem Bereich zwischen 15 diode und zum anderen an dem einer in üblicher und 30μΐη 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 um Dicke aus, wenn ein sehe Impedanz einer epitaktischen Zenerdiode im 55 Aluminiumfilm von 10 um 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 um stark sein

Wie man aus F i g. 1 a ersehen kann, in der die muß.

Struktur einer ernndungsgemäßen Zenerdiode sehe- 60 Sind die leitenden Metallschichten auf das zuvor matisch veranschaulicht ist, gehören zu einer solchen dem epitaktischen Aufwachsverfahren unterworfene Zenerdiode ein niederdotiertes Substrat 10 aus einem Kristallplättchen aufgedampft, aufplattiert oder sonst p-leitenden Siliziumkristall, eme darauf durch epitak- niedergeschlagen und damit die elektrische Verbintisches Aufwachsen aufgebrachte hochdotierte Zone dung vervollständigt, so wird das Kristallplättchen 11 von n-IeitendemTyp und zwei auf einander gegen- 65 ausgestanzt, so daß man eine Pille von vorgegebener überliegenden Oberflächen der Diodenstruktur in Größe erhält, und schließlich wird die exponierte ohmschem Kontakt aufgebrachte leitende Metall- Oberfläche des Siliziumkristalls seitlich geätzt schichten 12. Das Substrat 10 weist eine Störstellen- Es gibt jedoch auch eine bestimmte Ohcrorcnzc füi

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 unerwiinschte Abweichungen im Ausmaß des Gradienten der Störstellenkonzentralion über den pn-Übergang von einem vorgegebenen Wert auslösen kann.

Wie Versuche der Erfinder gezeigt haben, lassen sich Zenerdioden mit dem gewünschten Durchbruch· verhalten mit einer Ausbeute von mehr als 60°. ο erhalten, wenn die Dicke der hochdotierten Zone zwischen 10 und 45 μΐη liegt, und diese Ausbeute erhöht sich auf mehr als 95 %, wenn die Dicke der hochdotierten Zone zwischen 20 und 30 μΐη 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 n⁺-leitenden Zone 11 aufweist. Die p⁺-leitende Zone 14 hat eine Dicke von 100 bis 200 μπι 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 μΐη. Die n⁺-leitende Zone 11, die zweite Zone, ist hochdotiert auf der p-leitenden Zone 10 aufgebaut und enthält Störstellen, die zu einem dem p-Typ entgegengesetzten Leitungstyp führen. Die η ~ -leitende Zone 11 hat eine Dicke von mehr als 5 μΐη und insbesondere wie oben beschrieben eine Dicke von mehr als 10 μΐη, um eine Beruhrung 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 μΐη, 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 Erfinder eine Zenerdiode der in F i g-1 b dargestellten Art mit einer η ⁺ -leitenden Zone von mehr als 5 μΐη Dicke hinsichtlich ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie im Sperrgebiet art einer Zenerdiode mit einer η+-leitenden Zone von weniger als 4 μΐη 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 ss 22 in F i g. 2 wiedergegeben wird, während die erste Diode einen scharf ausgeprägten Zenerknick zeigt, wie dies die Kurve 23 in F i g. 2 veranschaulicht

Eine mikroskopische Untersuchung eines den pn-Obergang und den überlappenden Teil der leitenden Metallschicht enthaltenden Abschnittes der Zenerdioden ergab den Beweis, daß dk 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 β⁴-leitenden Zone von mehr als S ton Dicke dagegen erstreckt sich die herabhängende Endkante 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. Gemaß F i g. 3 a wird als Substrat 14 p+-leitendes SiIizium verwendet und darauf mittels epitaktischen AufWachsens eine niederdotierte Zone 10 von p-leitendem Typ ausgebildet. Anschließend wird auf der niederdolierten Zone 10 eine hochdotierte Zone 11 von η -leitendem Typ cpilaklisch aufgezüchtet, so daß man einen pn-Ubergang erhält. Nachdem man in diesei-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-Anlimon-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 aufgebracht. Außerdem werden in ähnlicher Weise, wie in Fig. 3 a, zwei leitende Metallplättchen 12 aufgebracht.

Bei den epitaktischen 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 p^J -leitende Zone mittels Diffusion herstellen. Eine solche p⁺-leitende Zone stellt jedoch 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 nichl die hochdotierte Zone im Sinne der Erfindung dar.

Man muß sich also stets vor Augen halten, da£ eine der beiden den pn-übergang bildenden Zoner als hochdotierte Zone und die andere als niederdotierte Zone im Sinne der Erfindung anzusprecher ist.

Das für das epitaktische Aufwachsen bevorzug verwendete Ausgangsmaterial sind Silizium verbin düngen, wie z. B. Monosilan SiH₄, Disilan Si₁H,, Tri chlorsüan SiHCL, oder Siüziumtetrachlorid StCI₄, ode Germaniumverbindungen, wie z. B. Germaniumwas serstoff GeH₄, Germaniumtetrachlorid GeO₄ ode; Germaniumtetrajodid GeJ₄, wie sie auch sonst be üblichen epitaktischen Aufwachsverfahren Verwen dung finden.

Eine solche Silizium- oder Germaniumverbindunj wird in einen Reaktor zum epitaktischen Aufwachs« eingespeist, indem man sie von etaetn Trägergas, wi ei* a Wasserstoff oder Argon, mitnehmen läßt. D sich der Reaktor zum ephaköschea Aufwachsen au einer Temperatur oberhaRj der Zersetzungstempera tor der Silizium- oder Germannrmverbiudung befis det wird diese Verbindung einer thermischen Zersd zaag oder einer Reduktion durch Wasserskiff unta worfen, und es kommt zur Abscheidung voa SiUzhm oder GennaniumkristaBen. Der SUzhbo- oder Ge

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maniumverbindung kann ein Dotierungsmaterial, wie z. B. Phosphin PH₃, Arsin AsH.,, Phosphortrichlorid PCl₃, Borchlorid BCl₃ oder Diboran B₂H₀, in gasförmigem Aggregatzustand beigemischt sein. Dieses Dotierungsmaterial erfährt in dem Reaktor ebenfalls eine thermische Zersetzung oder eine Reduktion durch Wasserstoff, und es kommt zu einer Ausscheidung von Dotierungsmaterial, das eine vorgegebene Störstellenkonzentration ergibt.

Wird als Ausgangsmaterial Monosilan SiH₁ oder Disilan Si.,H_e verwendet, so wird eine Reaktortemperatur zwischen 900 und 1200 C und insbesondere zwischen 950 und 1050 C bevorzugt. Wird als Ausgangsmaterial Trichlorsilan SiHCl₃ oder Siliziumtetrachlorid SiCl₄ benutzt, so wird eine Reaktortemperatur zwischen 1100 und 1350 °C und insbesondere zwischen 1100 und 1200 C bevorzugt. Die Reaktortemperatur, die Zerselzungsdauer, die Konzentration MR an Ausgangsmatcrial und die Speiscrate für das epitaktische Aufwachsen müssen sehr gcnau gewählt werden, da diese Größen nicht nur die Aufwachsrate der epitaktischen Schicht, sondern ebenso das Ausmaß des Gradienten der Störstellenkonzentration über den pn-übergang bestimmen.

F i g. 5 zeigt eine bevorzugte Aufwachsrate in lim/min für das Aufwachsen einer epitaktischen Schicht bei einer Temperatur von 1200 C, bei dem Trichlorsilan als Siliziumverbindung verwendet wird. Wie Untersuchungen der Erfinder gezeigt haben, ist der in F i g. 5 dargestellte Bereich besonders zu be-Vorzügen für die Herstellung der hochdotierten Zone. Eine Steigerung des Molverhältnisses MR von Trichlorsilan SiHCl₃ gegenüber Wasserstoff ist zwar für die Steigerung der Aufwachsrate an Silizium-Einkristallen von Vorteil, jedoch ist eine übermäßige Sleigerung dieses Molverhältnisses MR nicht erwünscht, da dann nicht nur das Trichlorsilan nicht vollständig ausgenutzt wird, woraus sich ein Verlust an Ausgangssubstanz ergibt, sondern außerdem auch eine Polykristallbildung und das Auftreten von Unvollkommcnheiten im Kristallgefüge der abgeschiedenen epitaktischen Schicht zu beobachten ist. Die Aufwachsrate sollte daher geringer sein als 7 um/min. Eine übermäßig kleine Aufwachsrate ist ebenfalls nachteilig. Es kann in einem solchen Falle der gewünschte Gradient für die Störstellenkonzentration über den pn-Ubergang nicht mehr erzielt werden, da es bei einer solch langen Periode für das epitaktische Aufwachsen zu einer Störstellendiffusion kommt, die zu einer Verschlechterung des Durchbruchverhaltens der Zenerdiode Anlaß gibt. Es empfiehlt sich daher, die Aufwachsratc höher zu wählen als 3 um min, wie man aus F i g. 5 ersehen kann. Im Gesamtergebnis haben die Untersuchungen der Erfinder also gezeigt, daß eine Aufwachsrate zwischen 3 und 7 um min besonders von Vorteil ist.

Als nächstes sollen das für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zenerdioden verwendete Verfahren und seine Betriebsbedingungen im einzelnen beschrieben werden.

F i g. 4 ist eine schematische Darstellung einer Apparatur zum epitaktischen Aufwachsen. Beim Betrieb dieser Apparatur werden zunächst TrichlorsiSan. Phosphortrichlorid und Diboran sowie Wasserstoffgas in einen Vorratsbehälter S₁ für die Siliziumverbindung, einen Vorratsbehälter S_s für ein n-leitendes Dotierungsmaterial bzw. in einen Vorratsbehälter S_s für ein p-leitcndes Dotierungsmaterial eingebracht.

Anschließend werden Ventile V₁, F₄, F₅ und F₁₀ geöffnet, und reines Wasserstoffgas von einem Taupunkt von weniger als —70 ⁰C wird über eine Gasreinigungsanlage Pr, ein Reinigungsfilter GF und eine Heizeinrichtung T₁ zu zwei Reaktoren R₁ und R., zum epitaktischen Aufwachsen eingeleitet, um deren Inneres zu reinigen. Als nächstes wird ein Einkristallplättchen aus Silizium, das als Substrat dient, auf einen im Innern des Reaktors R₁ angeordneten Heizer aufgebracht, und über die Gaszufuhrleitung wird aus dem Vorratstank S₁ eine vorbestimmte Menge an in passender Weise mit Wasserstoffgas verdünntem und auf einer gewünschten Temperatur von beispielsweise 2°±1 C gehaltenem Trichlorsilan in den Reaktor R₁ eingespeist. Da der Reaktor R₁ auf eine oberhalb der Zersetzungstemperatur des Trichlorsilans liegende Temperatur aufgeheizt ist, erfolgt im Inneren des Reaktors R₁ eine sofortige Zersetzung des Ausgangsmaterials, und es kommt zu einem epitaktischen Aufwachsen von Silizium auf dem Substrat. Während dieser Behandlung sind allein die Vorratsbehälter S₁ und S., über die Gaszufuhrleitung mit dem Reaktor R₁ verbunden, und dementsprechend bildet sich in dem Rektor R₁ auf dem Substrat eine p-leitende epitaktische Schicht mit einer vorgegebenen Störstellenkonzcntration.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde dem gasförmigen Gemisch aus Trichlorsilan und Wasserstoff als Dotierungsmaterial Diboran in einer Menge von 10 ² l/min und mit einer Flußgeschwindigkeit von 1 ■ 10"· bis 3-10³CmZmIn beigemischt. Die Flußgeschwindigkeit und die Konzentration des Trichlorsilans in dem Reaktor R₁ wird durch die Menge an zugeführtem Wasserstoffgas und durch die Temperatur in dem Vorratsbehälter S₁ bestimmt, da das Trichlorsilan durch das in den Vorratsbehälter S₁ eingespeiste Wasserstoffgas verdampft. Die Konzentralion des eingespeisten Trichlorsilans muß genau überwacht werden, da es die Aufwachsrate für die epitaktische Schicht bestimmt. Die Aufwachsrate hängt außerdem von der Größe des Reaktors R₁ und von der Reaktionstemperatur oder der Temperatur für das epitaktische Aufwachsen ab. Bei einem Durchmesser des Reaktors R₁ von 100 mm beträgt die Menge an zugeführtem Wasserstoffgas 40 bis 70 Liter/min.

Sobald auf dem Substrat eine p-leitende oder niederdotierte Zone mit der gewünschten Dicke und Stöistellenkonzentration ausgebildet ist, wird die so geschaffene halbleitende Struktur aus dem Reaktoi R₁ in den Reaktor R., übergeführt, in dem unter Anschluß der Vorratsbehälter S₁ und S₂ an den Reaktoi R₂ über die Gaszufuhrleitung das epitaktische Auf wachsen einer η-leitenden Schicht vorgenommen wird

Dazu werden Trichlorsilan und Phosphortrichloric in einem festen Verhältnis miteinander gemischt, unc dieses Gemisch wird in der gleichen Weise wie be den Vorgängen in dem Reaktor R₁ zum epitaktischei Aufwachsen in dem Reaktor R₂ benutzt. Die Mengi an zugeführtem Phosphortrichlorid hängt von de Menge an Wasserstoffgas ab. So läßt sich beispiels weise eine η+leitende Schicht mit einer Störstellen konzentration in der Größenordnung von 10^S0 Ato men/cm³ dann erzielen, wenn man Wasssrstoffgas mi einer Flußgeschwindigkeit von 7 bis 20 l/min zuführ

Beträgt die Störstellenkonzenlration einer hoch dotierten Zone vom η "-leitenden Typ weniger al 1 · 10« Atome/cm^s, «o kann eine unerwünschte Um

kehr des Leitungstyps der legierten Zone in den p-leitenden Zustand auftreten, wenn man dieser Zone Aluminium in ohmschem Kontakt zulegiert. Die Löslichkeit von Aluminium in festem Zustand gegenüber Silizium beträgt bei 600° C etwa 6 · 10¹⁸ Atome/cm³, bei 700° C etwa 1 -10·» Atome/cm», bei 800° C etwa 1 · 10¹⁹Atome/cm³, bei 900⁰C etwa 1,5 · IO¹⁹ Atome/ cm³, bei 1000° C etwa 1,8 · 10»'·» Atome/cm³ und bei 1100° C etwa 2 · 10¹⁹ Atome/cm^:1. Da dieZulegierung von Aluminium üblicherweise bei einer Temperatur zwischen 650 und 800' C und insbesondere bei einer Temperatur in der Gegend von 740 + 20° C vorgenommen wird, ist es erforderlich, daß die hochdotierte η-leitende Zone eine Störstellenkonzentration von mehr als I · 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist. Auf der anderen Seite läßt sich eine Störstellenkonzentration von mehr als 1 · 10²¹ Atomen/cm³ in einer abgeschiedenen Siliziumschicht nur schwer durch epitaktisches Aufwachsen erreichen, da dann die abgeschiedene Siliziumschicht polykristallin wird.

Die Störstellenkonzentration der niederdotierten Zone ist von bestimmendem Einfluß für das Zenerdurchbruchverhalten der Zenerdiode. Sie wird so ausgewählt, daß sie in einem Gebiet zwischen 1 · 10¹⁷ und 4 · 10¹⁹ Atomen/cm³ liegt, so daß der Gradient für die Störstellenkonzentration quer über den pnübergang, der durch die Heiztemperatur und die Heizzeit während des epitaktischen Aufwachsens der hochdotierten Zone bestimmt wird, einen Wert aufweist, der zwischen 2 ■ 10²¹ und 7 · 10²·¹ Atomen/cm⁴ liegt.

Die niederdotierte Zone kann ein Einkristall aus Silizium sein, der eine Störstellenkonzentration innerhalb des oben angegebenen Bereichs enthält und entweder aus einem nach dem üblichen Ziehverfahren für Einkristalle oder nach dem Schwebezonenverfahren für Einkristalle hergestellten Kristallplättchen oder aus einem durch epitaktisches Aufwachsen erzeugten Einkristall bestehen kann. Das Verfahren des epitaktischen Aufwachsens eignet sich insbesondere für die Herstellung von Zenerdioden, die eine ausgedehnte Übergangszone und damit eine große Leistung aufweisen, da sich die Störstellenverteilung des so abgeschiedenen Siliziums über die gesamte abgeschiedene Schicht hinweg sehr gleichförmig halten läßt, so daß im Ergebnis das Durchbruchverhalten des Kristallplüitchens in allen seinen Abschnitten sehr gleichförmig wird. Mit anderen Worten lassen sich Silizium-Zenerdioden mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften mit hoher Ausbeute erzeugen.

Außerdem können sich die Zenereigenschaften der Diode verschlechtern, wenn der Übergang nicht hinreichend eben wird. Wie man aus F i g. 6 sieht, in der die Verhältnisse an der Zwischenschicht eines durch epitaktisches Aufwachsen und eines durch Diffusion erzeugten Übergangs einander gegenübergestellt sind, die sich in ihrer Gleichförmigkeit erheblich voneinander unterscheiden. Man erhält einen ebenen pnübergang, wenn man auf einer glatten und ebenen Oberfläche eines p-leitenden Substrats eine η+-leitende Zone durch epitaktisches Aufwachsen erzeugt.

Im Gegensatz dazu ist die Fläche eines durch Diffusion entstehenden pn-Übergangs nicht eben.

Fig. 7a und 7b zeigen Abmessungen von Raumladungsschichten, die sich bei Anlegung einer Sperrspannung an einen pn-übergang ergeben, der nach der Diffusionsmethode bzw. mittels epitaktischen Auf Wachsens hergestellt ist. Wie man aus F i g. 7 b sieht, weist die Raumladungsschicht eines mittels epitaktischen Aufwachsens hergestellten pn-Übergangs die geringe GrOBeW₂ auf; die Raumladungsschicht nimmt bei einem solchen pn-übergang den Wert W₁ an, der wesentlich größer ist als der Wert W₂, wie man aus F i g. 7 a ersehen kann.

Sind die Zenerdurchbruchspannungen für eine epitaktische Zenerdiode einerseits und für eine in üblicher Weise nach der Diffusionsmethode hergestellte

ίο Zenerdiode andererseits gleich groß, so unterscheiden sich die Störstellenverteilung für den pn-übergang und die Breite der Raumladungsschicht in beiden Fällen voneinander, d. h., die letztere Diode hat eine wesentlich breitere Raumladungsschicht als die erstere. Dementsprechend zeigt eine nach der Diffusionsmethode hergestellte Zenerdiode im Vergleich zu einer epitaktischen Diode eine hohe dynamische Impedanz. Außerdem führt die unebene Ausbildung der Grenzschicht des nach der Diffusionsmethode hergestellten pn-Ubergangs zum Auftreten lokaler Durchbrüche, so daß eine solche Zenerdiode ein unscharfes Durchbruchverhalten zeigt.

Alle diese Überlegungen zeigen, daß die Herstellung der hochdotierten Zone mittels epitaktischen Auf-Wachsens starke Vorteile bietet.

In F i g. 8 a und 8 b sind die Beziehung zwischen der Störstellenkonzentration einer p-leitenden oder niederdotierten Zone und der Zenerdurchbruchspannung dargestellt, wenn sowohl diese p-leitende Zone als auch die η+-leitende Zone einer Zenerdiode mit einer η⁺-p-p⁺-Struktur nach der Methode des epitaktischen Aufwachsens hergestellt sind. Genauer gesagt, zeigen diese Darstellungen die Beziehung zwischen einer gewünschten Zenerdurchbruchspannung und der zu deren Erzielung bei festem Gradienten für die Störstellenkonzentration über den pn-übergang erforderlichen Störstellenkonzentration.

In F i g. 8 a sind die Werte aufgetragen, die man bei Verwendung von Trichlorsilan und von Siliziumtetrachlorid als Ausgangsmaterial erhält, während in Fig. 8b die bei Verwendung von Monosilan als Ausgangsmaterial erzielbaren Ergebnisse aufgetragen sind. Die Kurven A und E in den Fig. 8a und 8b sind aus einem Aufsatz von S. L. Miller in der Zeitschrift Physical Review von 1957, Bd. 105, S. 1246 bis 1249, entnommen und veranschaulichen den Zusammenhang zwischen der Störstellenkonzentration einer niederdotierten Zone eines pn-Übergangs und der Zenerdurchbruchspannung einer nach der Legierungsmethode hergestellten Zenerdiode. Aus diesen Kurven kann man ersehen, daß die niederdotierte Zone eine Störstellenkonzentration vor 4 ■ 10¹⁷ Atomen/cm·¹ aufweisen muß, um eine Zener diode mit einer Zenerdurchbruchspannung von 7 VoI zu erzielen. Während es möglich ist, durch Einlegie ren von Aluminium eine Zenerdiode mit einer schma len pn-Übergangszone zu erzeugen, erweist es sich al unmöglich, eine Diode herzusteller., die eine so groß Leistung hat, daß ihr Zenerdurchbruchstrom oder ih Zenerdurchbruchanfangsstrom beispielsweise meh als 10 Watt Leistung entspricht. Dieser Mangel lä£ sich beseitigen, indem man die Störstellenkonzentri tion der niederdotierten Zone der Zenerdiode so fes legt, daß sie innerhalb des in den F i g. 8 a und 8

schraffierten Bereichs zu liegen kommt

Die Kurven B, C und D in Fig. 8a lassen sie angenähert durch die nachstehenden Gleichungc wiedergeben.

Kurveß:

₂ = (- 0,09 χ* + 0,32 χ + 1,2I)"¹

(3) Eingetragener Punkt

Zenerdurcnbruch- I Störstellenkon^aüon ^SnunginVolt m Atome/cm«

!gemessen | gemessen

0,26*+ 0,94)- (D 5

Kurve D: „_Λ « ' /i\

log F₂ = (- 0,09.Jt* + 0,29 χ + 1,06)-' (2),

10

in denen V₂ die Zenerdurchbruchspannung.-

χ = log

JV

2 · 10«

und N die Störstellenkonzentration in Atome/cm³ »o

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 aj Werte für die in der Fi g. 8a aufgetragenen Punkte/4
bis L und A' bis L' sind die folgenden:

a b c d

e
f
g h

r s

U V

27

20

19

17

18

15,5

14

13,5

12

10,5 9,2 8,0 7,2 7.8 7,7 6,6 6,6 7,0 6,7 6,2 6,2

16,2

12,5

13,1

10,0

8,1

6,6

6,4

5,6

5,1

5,8

4,9

2,1· 2,3 · 3,0-3,24,1 ·

4.7 ·

7.8 · 7,6· 8,8· 1,12 1,16 1,28 2,0· 3,0 · 3,3 ·

5.9 · 6,9 ■ 8,6 · 1,09 1,4
2,0
3,1

10"

10»'

10"

10»'

• ΙΟ»⁸

10»*

■10»⁸

10>⁸

10»«

10'«

ΙΟ»⁸

10»⁸ 10»⁸

•10»» 10»» 10'»

■ 10»»

2,15-10»' 2,95 · 10»' 10»' 10»' 10»⁸

ΙΟ»⁸ ΙΟ»⁸ 10»8

10»» 10»» 10»»

4,0

6,0 ·

1,0·

1,95·

3,0·

6,0-

1,0·

1,12·

2,0-

4,0-

ΙΟ»⁸

Ein	Zenerdurchbruch-	in Voll gemessen	Störstellen
getragener Punkt	spannuni abgelesen	28,2	konzentration in Atome/cm»
A	37	19,0	2,0 ■ 10»'
B	25	15,7	4,0 · 10"
C	20	13,8	6,0 10"
D	17	12,7	8,0-10"
E	15,5	9,9	1,0 · ΙΟ»⁸
F	12	8,4	2,0-10»⁸
G	10	7,9	4,0 · 10»⁸
H	9,3	7,6	6,0 · ΙΟ»⁸
I	9,0	7,4	8,0 · ΙΟ»
j	8,7	6,9	1,0 · 10»»
K	8,0	6,7	2,0-10»»
L	7,8	12,8	4,0 -10»»
A'	17	8,7	2,0 · 10"
B'	12	7,4	4,0 -10»'
C	10	6,7	6,0 · 10»'
D'	8,8	6,3	8,0 -10»'
&	7 8,2	5,3	1,0 · 10»8
F	6,8	4,8	2,0 · ΙΟ»⁸
σ	6,0	4,6	4,0 · ΙΟ»»
H'	5,6	4,55	6,0 · ΙΟ¹⁸
Γ	5,5	4,5	8,0 · ΙΟ»⁸
y	5,4	4,3	1,0-10'»
K'	5,1	4,2	2,0 · 10»»
V	5,0	4,0 · 10»»

Die KurvenF, G und H in Fig. 8b lassen sich angenähert durch die nachstehenden Gle.chungen wiedergeben:

■J = (-0,075 x* + 0,38 χ + 1,36)-» (6)

35 Kurve G:

log ^ = (-0,075**

Kurve H:

log^ = (-°>^075jc2

0,52*+ 1,59)-» (4)

0,31 χ

4,0 wobei V_z, x und N wieder die vorige Bedeutung

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

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:

Sr£r Fig. 8b eingetragenen Punkte^ bis L lassen sich angenähert durch die Gleichung (4) wiedergeben, während die in die gleiche Figur eingezeichneten Punkte A' bis L' angenähert durch d« Gleichung(6) bestimmbar sind. Die in Fig. 8b ein Bezeichneten Punkte α bis / veranschaulichen die Be liehung zwischen der Störstellenkonzentration de niederdotierten Zone und der Zenerdurchbruchspan nung tatsächlich gebauten Zenerdioden.

Fig 9a veranschaulicht die Häufigkeit, mit de bei epitaktischen Zenerdioden bei bestimmten Strom werten der Zenerdurchbruch auftritt. In Fig. 9b da gegen ist eine entsprechende Häufigkeitsverteilung fu eine übliche, nach der Diffusionsmethode hergestellt Zenerdiode aufgetragen.

Zur Gewinnung dieser Häufigkeitsverteilungen wui 6s den jeweils dreißig pn-Übergänge nach der Method des epitaktischen Aufwachsens und nach der Diffv sionsmethode hergestellt und getestet, wobei jewei' der Zenerdurchbruchanfangsstrom beobachtet wurdi

Bei Betrachtung der Fig. 9a und 9b sieht man, daß der Mittelwert für den Zenerdurchbruchanfangsstrom bei den epitaktischen Zenerdioden ein Zehntel oder weniger des Wertes beträgt, der bei üblichen, aach der DiSusionsmethode hergestellten Zenerdiode η zu beobachten ist.

Dieser auffallende Unterschied ergibt sich daraus, daß die Grenzfläche des pn-Uberganges bei den epitaktischen 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 nut 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 epitaktischen Zenerdioden sehr gering ist und weniger als etwa ein Drittel des Wertes beträgt, der bei üblichen, nach der Difi; -ionsmethode hergestellten Zenerdioden zu beobacl ist. Der für die dreißig epitaktischen Zenerdioaen gemessene Mittelwert für die dynamische Impedan*· beträgt 0,081 Ohm, 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-Jadungsschicht nur eine geringe Breite aufweist, wie dies in Verbindung mit F i g. 6 bereits oben erläutert worden ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zenerdiode, die aus zwei aneinandergrcnzenden halbleitenden Zonen entgegengesetzten Lei- S tungstyps 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 pn-Übergang und seine unmittelbare Umgebung einen zur Erzeugung des' Zeneräurchbruchs am pn-Übcr.-, gang 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 Störxtellenkonzcniratmn in der ersten Zone 1 K)¹⁷ bi> 4 · K)¹" Atome cm' und in der zweiten Zone

1 · 10'» bis 1 ■ H)³¹ Atome'cm¹ und daß der Störstellenkonzcntralionsgradient beim pn-übergang

2 · K)-'¹ bis 7 · 10-^>:'Aiome'cm< beträgt, und daß die zweite Zone eine solche Dicke hat, daß eine as 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 um beträgt.

3. Zenerdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Störstcllenkonzcntrationsgradienten 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-lcitcnd und die /weile Zone n-lcitcnd 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 auflegicrt ist.

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

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

8. Verfahren zur Herstellung einer Zenerdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkristallplättchcn aus Silizium mit einem vorgegebenen Leitungstyp und einer Störstellenkonzentration zwischen 1 · 10¹⁷ und 4 · 10^1!l Atome/cm* 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 Leitungstyp, des EinkiistaUplättchens entgegengesetzten Leitungstyps 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 Kristallplättchen Siliziumeinkristalle mit einer Wachstumsrate von 3 bis 7 μΐη/min abscheiden, wobei sich zwischen der abgeschiedenen epitakti- ; sehen Schicht und dem Einkristallplättchen ein pn-übergang mii einem Gradienten der Störstellenkonzentration zwischen 2 · 10²¹ bis 7 10^2t Atome/cm⁴ ausbildet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliziumverbindung Monosilan SiH₄ benutzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliziumverbindung Trichlorsilan (SiHCi.,) oder Siliziumtetrachlorid (SiCl₄) benutzt wird.

V.. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstcllenkonzentration N in der ersten Zone so gewählt wird, daß die Beziehung zwischen der Zenerdurchbruchspannung V₂ und der Störstellenkonzentration N in dieser Zone gegeben ist durch die Gleichung

log 1/, = ( -0,09 λ:-' +- 0,29 .v -r- 1.06)-¹.