DE1809550A1 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Emitterableitung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit EmitterableitungInfo
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Description
wpi.-ing.Leinweb8r
Dipi.-mg.Zimmsrmann
München 2, Rosental?
Tel. 261989
Compagnie Generale d'Electrlcite, Paris (Frankreich)
10. ilü*. VJÖB
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Emitterableitung
Die Erfindung.betrifft Halbleiterelemente, die aus mehreren halbleitenden Schichten bestehen und mindestens
eine leitende Oberfläche besitzen, die einen Ohm1sehen Shunt zwischen verschiedenen Abschnitten
einer der äußeren Schichten (im folgenden erste Schicht genannt) und verschiedenen Abschnitten der darunterliegenden
Schicht entgegengesetzter Leitungsart (im folgenden zweite Schicht genannt) bildet.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterelements bekannt, bei dem an
einem Bauteil, das noch keine erste Schicht besitzt und dessen zweite Schicht aufgrund der Konzentration der
Verunreinigungen nur an der Oberfläche, aber nicht im Inneren degeneriert ist, in der zweiten Schicht Ver-
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tlefungen ausgearbeitet werden, deren Tiefe geringer ist als die Stärke dieser Schicht und zwischen denen Erhebungen
bestehen bleiben. Anschließend wird zumindest auf den größeren Teil der Oberfläche der zweiten Schicht ein
Material aufgebracht, das Verunreinigungen enthält, deren Leitungsart der dieser Schicht entgegengesetzt ist.
Man läßt dieses Material diffundieren, so daß die Leitungsart der am Boden der Vertiefungen befindlichen Abschnitte
der zweiten Schicht über eine gewisse Tiefe
umgekehrt wird und diese somit die Elemente der ersten Schicht bilden, während die Leitungsart der Erhebungen
der zweiten Schicht unverändert bleibt. Erst nach diesen Arbeitsgängen wird auf die gesamte auf diese
Weise behandelte Oberfläche des Halbleiterelements ein weiches, leitendes Material aufgebracht, das gleichzeitig
die die erste Schicht bildenden Vertiefungen und die Erhebungen der zweiten Schicht bedeckt und somit
einen Ohm1sehen Shunt zwischen diesen beiden Schichten
bildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren, welches eine Vereinfachung
dieses bekannten Verfahrens darstellt,da bei ihm eine dessen Phasen wegfällt, ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß für das Material, das Verunreinigungen enthält, deren Leitungsart der der zweiten
Schicht entgegengesetzt ist, und das nach der Ausbildung von Vertiefungen und Erhebungen auf dieser zweiten
Schicht auf diese aufgebracht wird, ein Doppmetall verwendet wird, das bei Erwärmung auf eine Temperatur,
die niedriger ist als die Diffusionstemperatur, mit der zweiten Schicht eine Legierung bildet.
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Bei diesem bekannten Verfahren bildet der Teil des Doppmetalls, der auf die zweite Schicht am Boden
ihrer Vertiefungen auflegiert wird, wie bei dem bekannten Verfahren die Teile der ersten Schicht, während
der Teil des Metalls, der auf die zweite Schicht an deren degenerierten Erhebungen auflegiert wird,mit
diesen gemäß einer bekannten Erscheinung einen Ohmfschen
Kontaktyblldet.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also ^j
die Herstellung der Elemente der ersten Schicht und der Ohm1sehen Verbindung zwischen diesen und der
zweiten Schicht in einem einzigen Arbeitsgang, was bei den bisher bekannten Verfahren in zwei aufeinanderfolgenden
getrennten Arbeitsgängen durchgeführt werden mußte.
Dies stellt eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens
dieser Halblelterelemente dar, wodurch Ihre
Herstellungskosten gesenkt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren bietet ferner einen großen Spielraum für die Festlegung der Charakteristiken des Halbleiterelements,
dafolgende Parameter beliebig variiert werden ' f
können«
1. Tiefe der in der zweiten Schicht ausgearbeiteten Vertiefungen,
2. Stärke der auf die zweite Schicht aufgebrachten Doppmetallschicht,
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-Zj--
3. Temperatur und Dauer der thermischen Behandlung, welcher das Element zur Legierung der Metallschicht
mit der zweiten Schicht unterzogen wird.
Die Erfindung ist für Halbleiterelemente mit beliebiger Anzahl von Schichten anwendbar, da sie lediglich
di'e erste und die zweite Schicht betrifft.
Ferner 1st das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung symmetrischer Halbleiterelemente geeignet,
wobei lediglich die beiden Seiten.des Halbleiter-, elements erfindungsgemäß zu behandeln sind.
Die Anzahl und die Oberfläche der Vertiefungen und Erhebungen der zweiten Schicht und Ihre Anordnung
zueinander können beliebig gewählt werden und die Vertiefungen können auf jede beliebige bekannte Welse hergestellt
werden. Beispielsweise können die Erhebungen die Form von Pastillen haben und auf bekannte Welse in
Kreisen angeordnet sein, die zur Achse des Elements ungefähr konzentrisch sind.
Ferner kann auf bekannte Weise zum Anbringen einer Kontaktelektrode eine Erhebung der zweiten Schicht unbedeckt
bleiben. Diese Elektrode besteht vorzugsweise aus einem Metallkörper, der ein Doppmittel derselben Leitungsart
wie die zweite Schicht besitzt. Erfindungsgemäß kann diese Elektrode in demselben Arbeitsgang wie
das den Shunt bildende Doppmetall aufgebracht werden.
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In demselben Arbeitsgang kann ferner auf der äußeren Schicht des Halbleiterelements, die sich auf der der
ersten und zweiten Schicht entgegengesetzten Seite befindet, eine Gegenelektrode aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich mit Vorteil, jedoch nicht ausschließlich zur Herstellung von
Halbleiterelementen mit einer Steuerelektrode, beispielsweise Thyristoren.
Es ist nicht erforderlich, die einzelnen Arbeits- "
gänge dieses Verfahrens zum Aufbringen des Doppmetalls
auf die zweite Schicht zu beschreiben, da diese an sich nichts Neues darstellen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterelements beschrieben,
das auf der beillegenden Figur in einem axialen Schnitt dargestellt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Halbleiter mit vier Schichten.
Auf der zweiten Schicht 2, beispielsweise einer p-Schicht, dieses Elements werden in einem bekannten Verfahren
Vertiefungen 3 hergestellt, zwischen denen Erhebungen k bestehen bleiben.
Das Doppmetall, das beispielsweise aus einer Folie aus einer Gold-Antimon-Legierung bestehen kann, kann
nunmehr auf die Schicht 2 aufgebracht werden. Dieses Doppmetall besitzt somit Abschnitte 1, die auf die
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Schicht 2 am Boden der Vertiefungen 3 dieser Schicht auf legiert sind und, viie oben beschrieben wurde, die
Elemente der ersten Schicht, einer η-Schicht,bilden. Der übrige Teil 5 des Doppmetalls bildet einen im wesentlichen
Ohm1sehen Shunt zwischen diesen Abschnitten
1, die in den Aussparungen 3 die erste Schicht bilden, und den Erhebungen ^ dieser Schicht 2.
Eine der Erhebungen 6 der Schicht 2 kann zum Anbringen einer Elektrode 7 ohne Doppmetall bleiben.
Das auf der Figur dargestellte Halbleiterelement besitzt außer der ersten und zweiten Schicht noch eine
n-Schicht 3, eine p-Schicht 9 und eine untere Elektrode loj diese Teile gehören jedoch nicht zur Erfindung.
Dadurch, daß die Schicht 2 an der Oberfläche stärker als im Inneren gedoppt ist, wird durch die
Zuführung der in dem Doppmetall enthaltenen Verunreinigungen die Leitungsart dieser Schicht nur am Boden
ihrer Aussparungen, jedoch nicht in den Erhebungen dieser Schicht gemäß einem bekannten Vorgang umgekehrt.
Andererseits ist der Kontakt zwischen dem Doppmetall und den Erhebungen dieser Schicht in bekannter Weise
im wesentlichen ein Ohm1 scher Kontakt und kein gleich—richtender Kontakt, da die Schicht 2 oberflächlich
degeneriert ist.
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Emitterableitung, bestehend aus einer beliebigen Anzahl übereinanderliegender halbleitender Schichten von abwechselnder Leitungsart, bei welchem von einem Element ausgegangen wird, das keine erste Schicht besitzt und dessen zweite Schicht aufgrund der Konzentration der Verunreinigungen nur an der Oberfläche, jedoch nicht im Innere regeneriert ist, in dieser zweiten Schicht Vertiefungen ausgearbeitet werden, deren Tiefe geringer ist als die Stärke dieser Schicht, und auf diese ein Material mit Verunreinigungen aufgebracht wird, deren Leitungsart der der zweiten Schicht entgegengesetzt ist, so daß die Leitungsart dieser zweiten Schicht am Boden ihrer Vertiefungen zur Bildung der Elemente der ersten Schicht umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur herstellung der Elemente der ersten Schicht (1) und eines Ohm1sehen Shunts (5) zwischen diesen und der zweiten Schicht (2) in einem einzigen Arbeltsgang für das Material, das Verunreinigungen von einer der Leitungsart der zweiten Schicht entgegengesetzten Leitungsart enthält, und auf Vertiefungen (3) und Erhebungen (4) der zweiten Schicht aufgebracht wird,ein Doppmetall verwendet wird, das durch Erwärmung auf eine Temperatur, die niedriger als die Temperatur seiner Diffusion In der zweiten Schicht 1st, mit dieser eine Legierung bildet und somit am Boden der Vertiefungen (3) dieser zweiten Schicht (2) eine Umkehrung ihrer Leitungsart bewirkt und die Elemente (1) der ersten Schicht bildet, während es an der Oberflächen einen Ohm'sohen Shunt (5) zwischen den somit gebildeten Elementen (1) und den Erhebungen (^) der zweiten Sohlcht (2) darstellt·909835/0909 ~8~2. Verfahren nach Anspruch 1( dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fäll» in dem die zweite Schicht (2) eine p-Schloht ist, ein Doppmetall verwendet wird, das aus einer Legierung, beispielsweise einer Gold-Antimon- oder einer Silber-Arsen-Legierung, besteht;3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem die zweite Schicht (2) eine n-Schloht ist, ein Doppmetall verwendet wird, das beispielsweise aus einer Gold-Gallium- oder Gold-Bor-Legierung oder aus Aluminium besteht.4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze Ichnet, daß auf eine der Erhebungen (6) der zweiten Schicht (2) kein Doppmetall aufgebracht wird und daß somit auf dieser Erhebung in demselben Arbeitsgang, in dem das Doppmetall des Ohm'sche η Shunts (5) aufgebracht wird, eine Kontaktelektrode (7) angebracht werden kann, die vorzugsweise aus einem Metall mit einem Doppmittel derselben Leitungsart wie die zweite Schicht (2) besteht,5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der der ersten und zweiten Schicht (1, 2) entgegengesetzt angeordneten Schicht (9) des Halbleiterelements während des Arbeitsgangs, in dem das den Shunt (5) bildende Doppmetall aufgebracht wird, eine Gegenelektrode (lo) aufgebracht wird.-9-909835/096. Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze 1 chnet, daß es zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Steuerelektrode, beispielsweise eines Thyristors, verwendet wird«7. Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ekennze 1 chnet, daS es auf die beiden Seiten des Ausgangselements zur Bildung eines symmetrischen Halbleiterelements angewandt wird»909838/0909Leerseite
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