DE2450907A1

DE2450907A1 - Verfahren zum herstellen von tiefen dioden

Info

Publication number: DE2450907A1
Application number: DE19742450907
Authority: DE
Inventors: Thomas Richard Anthony; Harvey Ellis Cline
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-10-30
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1975-05-07
Also published as: JPS50100971A; SE7413673L; SE396506B; GB1493815A; US3901736A; CA1020291A; FR2249441A1

Description

Verfahren zum Herstellen von tiefen Dioden

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Zonenschmelzen mit einem Temperatur-Gradienten^ und sie betrifft insbesondere ein neues Verfahren zum Herstellen von tiefen₍Dioden durch Anordnen einer Quelle für eine flüssige Lösung in fester Form in Vertiefungen innerhalb der Oberfläche eines Halbleiterkorpers.

Die, Brauchbarkeit sogenannter "tiefe¹" Dioden" ist in der Halbleitertechnik seit langem anerkannt. So sind gewisse spezielle Eigenschaften und daraus folgende Vorteile von Elementen mit tiefer Diode gegenüber Planar-Dioden in der US-PS 2 813 028 genannt. Die bisherigen Bemühungen, Reihen

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tiefer Dioden herzustellen, waren jedoch für eine allgemeine Anwendung nicht erfolgreich genug.

Ein besonderes Problem tritt in der Anfangsphase der Tropfchenbewegung auf, wenn die flüssige Lösung aus Metall und Matrix-Material geformt werden soll, um die Durchdringung der Matrix durch das Tröpfchen zu beginnen. Häufig passiert es, daß bei einer Reihe von Tröpfchen eine Anzahl von ihnen nicht in die Matrix eindringt und sich durch diese hindurchbewegt. Es war auch nicht möglich, das ursprüngliche lleihenrauster beizubehalten, da die Tröpfchen eine Neigung hatten, sich aus der ursprünglichen Position herauszubewegen, bevor sie in die Matrix eindrangen. Diese Situation wurde noch erschwert im Falle von drahtähnlichen Tröpfchenbewegungen bzw. -Wanderungen, wie bei der Herstellung von Netzen, bei der das Muster durch solche willkürliche Bewegungen verloren ging.

Spezielle Maßnahmen, die unternommen wurden, die Situation zu steuern, waren nicht erfolgreich. So wurde festgestellt, daß die erwünschte Gleichmäßigkeit der Tröpfchenbewegung nicht dadurch erzielt werden konnte, daß man als Tröpfchenquelle einen Draht verwendete, der hinsichtlich seiner Geradheit und seines Durchmessers so genau wie möglich hergestellt war. Es half auch nicht, eine Vertiefung in der Matrix-Oberfläche anzureißen, um den Draht füi/d±e Schmelz- und Bewegungsoperationen dort anzuordnen. Einigen Erfolg hatte man jedoch dadurch, daß man Tröpfchen mit relativ großem Durchmesser erzeugte, doch sind die so hergestellten Elemente nur von begrenzter praktischer Brauchbarkeit.

In der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die deutliche Tendenz bei nach den bekannten Verfahren hergestellten tiefen Dioden ungleichförmig im Querschnitt und

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- 3 irregulär im Abstand zu sein, eliminiert werden kann.

Insbesondere wurde festgestellt, daß durch Einbetten oder Niederschlagen der festen Quelle des sich beifegenden Materials innerhalb des Matrix-Körpers anstatt auf dem Körper die gewünschte Regularität und Gleichmäßigkeit der erhaltenen P-N-Übergangsbereiche andauernd erhalten werden kann, ohne daß man Tröpfchen mit großem Durchmesser oder Drähte als Quelle der Tröpfchen verwendet. Die vorliegende Erfindung öffnet damit einen Weg für die Miniaturi-sierung von Mustern mit tiefen Dioden, einschließlich komplizierten Gittern bzw. Netzwerken.

Es ist 'im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch festgestellt worden, daß die neuen Ergebnisse und Vorteile nur dann beständig erhalten werden können, wenn ein Niederschlag des eingebetteten zu bewegenden Materials im wesentlichen die dafür vorgesehene Vertiefung innerhalb der Matrix zu Beginn des Verfahrens füllt. In diesem Zusammenhang ist eine Vertiefung dann im wesentlichen gefüllt, wenn beim Schmelzen ein Niederschlag durch die Wände der Vertiefung daran gehindert wird, eine Kugelform anzunehmen. In dieser Situation bewirkt der Kontakt zwischen dem zu bewegenden Metallmaterial und der Matrix bei Abwesenheit einer blockierenden Oxydschicht, daß die Bewegung in der gewünschten-Richtung nach der Einstellung des thermischen Gradienten durch den Matrix-Körper rasch eingeleitet wird.

Gemäß der besten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine geeignete photolithographische Technik angewendet, um ein vorbeatimmtes Muster von P-N-Übergangsstellen auf der Oberfläche einer Scheibe bzw. Platte aus halbleitendem Material zu schaffen. Unter Verwendung eines geeigneten Ätzmittels werden dann die freien Oberflächenteile dei* Scheibe bis zu einer Tiefe entfernt, daß die

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Menge des zur Herstellung der P-N-Übergangsbereiche zu verwendenden Materials für die Flüssigkeitsquelle im wesentlichen die erhaltenen Vertiefungen füllt. Dieses Füllen kann auf irgendeine gewünschte Weise erfolgen, doch wird es vorzugsweise vor der Entfernung der Photoabdeckmaske ausgeführt, insbesondere, wenn ein Bedampfen oder ein ähnliches Verfahren verwendet werden soll, mit dem Ergebnis, daß die gesamte Oberfläche im Gebiet der offenen Vertiefungen beschichtet ist.

Als nächste Stufe können die Maske und der darüberliegende Niederschlag des Materials von der Oberfläche des Körpers entfernt werden, so daß der Körper für die nachfolgende Erhitzungsstufe vorbereitet ist. Die Photoabdeckmaske und das sie bedeckende Material können auch intakt gelassen werden, wenn die Scheibe oder das Werkstück in der Heizkammer für die Thermobewegung bzw. -wanderung angeordnet wird, wobei ein Ablösen eintritt, sobald die Temperatur der Scheibe rasch erhöht wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der zwei bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer typischen Siliziumscheibe, die für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbar ist,

Fig. 2 bis 2H die verschiedenen separaten Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens in all seinen Formen und

Fig. 3 bis 3 G eine andere Reihe von Stufen, die eine andere Form des erfindungsgemäßen Verfahrens illustrieren.

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In der in Figurenreihe 2 bis 2 H illustrierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Siliziumscheibe 10 eines Leitfähigkeitstyps ("n" in diesem Falle) gereinigt, um eine frische obere Oberfläche zu schaffen und dann zur Bildung einer Siliziumoxydschicht oxydierenden Bedingungen ausgesetzt. Als nächste Stufe wird eine geeignet elPho to abdeckung 12 aufgebracht und eine nicht dargestellte Maske auf der Schicht 11 angeordnet und dann nach konventionellen photolithographischen Techniken "belichtet" und "entwickelt", um das in den Figuren 2 C und 2 D dargestellte Muster von Öffnungen zu erzeugen. Dann wird in einer weiteren Ätzstufe die Schicht 11 als Maske benutzt. Vertiefungen 17 mit 20 Mikron Tiefe werden in die obere Oberfläche der Scheibe 10 eingebracht. Die Photoabdeckung 12 wird vor dieser Ätzstufe durch Erhitzen in HpSoj auf l80 C entfernt, wobei die Schicht auf der oberen Oberfläche der Scheibe 10 intakt bleibt.

Nachdem die Ätzstufen ausgeführt sind, ist das Werkstück fertig für das Aufbringen eines zweiten schmelzbaren Materials, geeigneterweise Aluminium, um die Vertiefungen 17 in Vorbereitung für die Thermobewegung zu füllen. Diese Stufe ist in Figur 2 F dargestellt, in der gemäß einer geeigneten konventionellen Bedampfungsprozedur eine 20 Mikron dicke Aluminiumschicht 20 auf der Oxydschicht 11 und in den Vertiefungen 20 niedergeschlagen wird. Die Schicht und die darüberliegende Aluminiumschicht 20 werden von der Scheibe 10 geeigneterweise durch Schleifen entfernt und es · bleibt die Siliziumscheibe, wie in Figur 2 G dargestellt, zurück.

In,einem nicht dargestellten Apparat zur Ausführung der Thermobewegung wird die Scheibe 10 erhitzt, um den Niederschlag 20 in jeder der Vertiefungen 17 zu schmelzen. Die dabei erhaltenen flüssigen Lösungen worden dann in

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die Scheibe 10 bewegt und lassen Spuren rekristallisierten Materials mit p-Leitfähigkeit zurück und erzeugen P-N-Übergänge an den Grenzflächen zwischen den Spuren und dem Scheibenkörper. Diese Thermobewegung, die in Figur 2 H dargestellt ist, kann in der dargestellten Stufe unterbrochen werden oder man kann sie weiterführen, bis die flüssigen Lösungen ganz durch die Scheibe hindurchbewegt worden sind.

In den Figuren 3 bis 3 G wird in einer Verfahrensweise ähnlich der der Figur 2 eine andere bevorzugte Ausführungs form nach der vorliegenden Erfindung illustriert, bei der eine Siliziumscheibe 30 ähnlich der Scheibe 10 mit einer Photoabdeckung Jl auf ihrer oberen Oberfläche versehen wird, wie in Figur 3 A gezeigt. Die Photoabdeckung wird dann maskiert, belichtet und entwickelt, wie im Zusammenhang mit den Figuren 2 B und 2 *C beschrieben, um längliche Öffnungen 32 zu schaffen, die in Figur 3 B gezeigt sind. Die Oberflächenteile der Scheibe 30, die durch die Öffnungen 32 freigelegt sind, werden mit einem Ätzmittel in Kontakt gebracht, um 20 Mikron tiefe Ausnehmungen 33 in Form paralleler Rillen zu schaffen, die sich über den oberen Teil der Scheibe 30 erstrecken. Das schmelzbare Material, vorzugsweise Aluminium, das mit Thermobewegung durch die Scheibe 30 befördert werden soll, wird dann bis zu einer Dicke von etwa 20 Mikron auf dem freigelegten oberen Teil der Baueinheit (bei Jk) niedergeschlagen, mit dem in Figur 3 E gezeigten Ergebnis, daß jede Ausnehmung 33 fast mit einer Aluminiummasse 35 gefüllt ist. Als nächste» wird die Einheit in nicht dargestellter Weise mit der Oberseite nach unten in einem Thermobewegungsofen angeordnet, in dem die Photoabdeckung 31 rasch abgebrannt wird, wobei die darüberliegende Schicht Jk ebenfalls entfernt wird. Die Photoabdeckung 31 und die darüberliegende Aluminiuraichicht $k können aber auch selektiv durch chemische

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Mittel, wie durch Erhitzen in H So. auf l80 C, entfernt werden. Wird die Temperatur in der Apparatur zur Thermobewegung aufrechterhalten und die Aluminiummasse 35 unter Bildung von flüssigen Lösungen in den Ausnehmungen 33 S^e~ schmolzen, dann beginnt die Bewegung und schreitet nach der im Zusammenhang mit Figur 2 II beschriebenen und auch in Figur 3 G dargestellten Weise fort. Wieder wird eine P-leitende, rekristallisierte Region in der Spur jedes der sich bewegenden Aluminiumflussiglceitskorper erzeugt und es werden zwei separate Sätze von P-N-Ubergangen an den Grenzflächen zwischen der N-leitenden Scheibe 30 und den P-leitenden Bewegungsspuren gebildet, die sich in oder durch die Scheibe 30 erstrecken.

Das Halbleitermaterial der Scheibe oder des Werkstückes , das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, kann auch ein anderes als Silizium sein, z.B. Siliziumkarbid, Germanium, Galliumarsenid, eine Verbindung eines Elementes der Gruppe II und eines Elementes der Gruppe VI oder eine Verbindung eines Elementes der Gruppe III und eines Elementes der Gruppe V des periodischen Systems der Elemente. Gleicherweise kann auch das zu bewegende Material ein anderes als reines oder in geeigneter Weise dotiertes Aluminium sein, sofern es schmelzbar ist, und mit dem Material des Matrix-Körpers oder der Scheibe eine flüssige Lösung bilden kann, um eine rekristallisierte Region ausgewählter Leitfähigkeit und spezifischen Widerstandes zu schaffen, die verschieden sind von denen der Scheibe, wenn es durch diese hindurchbewegt wird. Ist die Leitfähigkeit der des Matrix-Materials entgegengesetzt, dann bildet sich an der Grenzfläche zwischen den beiden verschiedenen Materialien ein P-NÜbergang. Das Scheiben- oder Matrix-Körper-Material und das zu bewegende Material sollten so ausgewählt werden, daß der Schmelzpunkt des Matrix-Körper-Materials oberhalb und vorzugsweise wesentlich oberhalb der Schmelztemperatur der flüssigen Lösung aus zu bewegendem Material und Scheiben oder Matrix-Körper-Material liegt.

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Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Beispie len näher erläutert, in denen unter anderem die beste Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben ist.

Beispiel I

Ein Silizium-Einkristall mit N-Leitfähigkeit und einem spezifischen Widerstand von 10 ohm-cm und einem Durchmesser von etwa 25 mm mit axialer (111) Orientierung wurde zu 25 mm dicken Scheiben zerteilt. Die Scheiben wurden mechanisch poliert und chemisch geätzt,um die beschädigte Oberfläche zu entfernen und dann in entionisiertem Wasser gespült und in Luft geti-ocknet. Danach ließ man eine 1 Mikron dicke Siliziumoxydschicht thermisch auf der Scheibenoberfläche aufwachsen und eine Metall-Atzphotoabdeckscliicht wurde auf die Siliziumoxydschichtoberfläche aufgebracht und bei 00 C getrocknet. Eine Maske mit dem Muster der Figur 2 D wurde über dei~ Photoabdeckschicht angeordnet und dann die Photoabdeckschicht mit UV-Licht bestrahlt. Das Entwickeln bestand aus einem v/aschen mit Xylol und die Teile der Siliziumoxydschicht, die auf diese Weise freigelegt wurden, entfernte man selektiv durch Ätzen in einer gepufferten Fluorwasserstoffsäurelösung (NHrF/HF). Die dabei freigelegten Oberflächenbereiche der Siliziumscheibe wurden mit einer gemischten Säurelösung behandelt vmd danach in Wasser gespült. Die Säurelösung bestand aus 10 Volumenteilen HF, ^zi0 Volumenteilen Eisessig (HAC) und 100 Volumenteilen IIN0„. Mit dieser Säurelösung konnte man das Silizium mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 Mikron Tiefe/ Minute ätzen. Nach 5 Minuten wurde die geätzte Scheibe wieder in Wasser gespült und dann mit Argon trocken geblasen.

Eine Aluminiumschicht tnirde auf die Scheibe in einer konventionellen Vakuumverdampfungskamiiier aufgedampft und dabei eine hochreine Füllung in den frisch gebildeten Vertiefungen in dei" Scheibenoberfläche erzeugt. Um sicherzu·■·

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stellen, daß das Aluminium sauerstofffrei war - der Sauerstoff würde ein gutes Benetzen und ein Eindringen der Tröpfchen in die Siliziumoberfläche der Vertiefungen verhindern-, wurde die Bedampfung mit Aluminium bei einem Druck von 1 χ 10 Torr ausgeführt.

Nach dem Entfernen der überschüssigen Aluminiumschicht auf der maskierenden Siliziumoxydschicht durch mechanisches Schleifen, um nur die aluminiumgefüllten Vertiefungen in den Siliziumlcristall zurückzulassen, wurde die Thermolievrögiing ausgeführt, indem man die Probe bei einer mittleren Probentemperatur von 1100 C für 24 Stunden einem Temperaturgradienten von 50 C/cm entlang der (ill)-Achse der Probe aussetzte.

Bei der Untersuchung der erhaltenen Siliziumscheibe wurde festgestellt, daß die Aluminiumniederschläge sich von der mit Vertiefungen versehenen Oberfläche bis zur gegenüberliegenden Oberfläche hindurchbewegt, hatten und dabei gerade Spuren rekristallisierten Materials mit P-Leitfähigkeit zurückließen. Das ursprüngliche Vertiefungsmuster wurde auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe genau reproduziert, wo die .sich bewegenden Tröpfchen aus dem Inneren der Scheibeninas se heraustraten.

Beim Bewegen der Lösungströpfchen aus Aluminiumsilizium durch die Siliziumscheibe entlang der <111 "5>-Achse des Kristalls nahmen sie die Form dreieckiger Plättchen an, die in der (111)-Ebene lagen und die an ihren Kanten von (112)-Ebenen umgeben waren.

Beispiel II

In einem anderen Versuch, ähnlich dem des Beispiels I, wurde anstelle von Aluminium antimondotiertes- Gold verwendet. Das Niederschlagen des Metalles in den Vertiefungen der Siliziumscheibenoberfläche wurde durch Verdampfen bewirkt, wobei eine Goldantimonquelle, die zu

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90 % aus Gold und zu 10 % aus Antimon bestand, den üblichen Verdampfungsbedingungen in einer Vakuumkammer ausgesetzt wurde.

Gemäß dem Verfahren des Beispiels I wurden die Gold-Antimon-Niederschläge geschmolzen und bewegten sich durch den Siliziumkristall. Man erhielt ein Produkt ähnlich dem dea Beispiels I hinsichtlich der geradlinigen Bewegung s spur en und eine getreue Wiedergabe des Vertiefungsmusters auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe. Die Spuren bestanden ebenfalls aus rekristallisierten Regionen von N-leitendem Material, jedoch mit einer größeren Leitfähigkeit und einem geringeren spezifischen Widerstand als dem des Siliziumkristall-Scheibenraaterials. Im Gegensatz zu dem Produkt des Beispiels I wurden demgemäß keine P-N-Übergänge erhalten, sondern zwei verschiedene Arten von N-leitenden Regionen. Diese Spuranregionen können daher als Kollektoren oder Leitungen für Halbleitertgeräte,d.h. für damit verbundene P-N-Übergangsbereiche dienen.

Beispiel III

In einem Versuch zur Illustration der aufgezeigten elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäß erhaltenen Elemente wurde ein Varistor nach dem in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt. Ein Körper aus N-leitendem Silizium mit einer Dicke von 1 cm und einem Durchmesser von 25 mm mit einem spezifischen Widerstand

l4 von 10 ohm-cm und einer Trägerkonzentration von 5x10 Atomen/cm-* wurde dem Zonenschmelzen mit thermischen Gradienten von sich bewegenden Aluminiumtröpfchen , d.h. "Drähten" durch den Siliziumkörper ausgesetzt. Der thermische Gradient wurde während der ganzen Bewegungeperiode bei 5O°C/cin und die Temperatur der heißen Seite bei 1200°C gehalten· Jede der Drahttröpfchen-Spuren war rekristalli-•iertes Halbleitermaterial des Körpers mit P-Leit£ähigkeit

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und wies eine'Trägerkonzentration von 2 χ 10 Atomen/ ciir und einen spezifischen Widerstand von Ox 10 ^J ohm/cm auf. Die rekristallisierten Regionen hatten eine Dicke von je 325 Mikron. Ein Varistor mit einer Länge von 0,6 cm, 1 cm Breite und 0,2 cm Dicke, wurde von dem wie oben beschrieben behandelten Körper hergestellt. Der Varistor hatte 10 P-N-Übergänge und seine Durchbruchsspannung betrug 45ΟΟ Volt. Der Varistor zeigte elektrische Eigenschaften, die ihn für den Gebrauch in elektrischen Stromkreisen qualifizierten, um eine elektrische Ausrüstung gegen Überspannungen zu schützen. Der spezifische Widerstand durch die N- und P-Regionen war im wesentlichen konstant für den gesamten Bereich und der behandelte Körper zeigte im wesentlichen theoretische physikalische Vierte für das eingesetzte Material. Durch Ausschneiden und Untersuchen wurde festgestellt, daß der Varistor scharf definierte P-N--Überg-angsbereiche aufwies, jeder mit einem Konzentrations-· profil von etwa 0,3 Mikron Breite.

In den nach der vorliegenden Erfindung enthaltenen Elementen sind die von den bewegenden Tröpfchen hinterlassenen Spuren in der Tat Regionen rekristallisieren Materials, die sich über einen Teil oder den ganzen Weg durch den Halbleiter-Matrixkörperkristall erstrecken. Die Leitfähigkeit und der spezifische Widerstand des Kristalles und der rekristallisierten Regionen ist in jedem Falle verscbie-J den, so daß diese Spuren oder rekristallisierten Regionen mit dem Matrixkörperkristall P-N-Übergangsbereiche bilden, die geeigneterweise steil sind, wenn dies erwünscht ist. Siejlcönnen aber auch als Durchleitungen dienen, wenn P-N-Übergänge in der Struktur nicht vorhanden sind. Die rekristallisierten Regionen können so in geeigneter Weise mit dem Material dotiert werden, da3 das sich bewegende Tröpfchen umfaß» t, d.h. im Gemisch mit dem Tröpfchenmetall, um so eine Verunreinigungskonzentration zu schaffen, die ausreicht, um die gewünschte Leitfähigkeit zu erzeugen. Das in der rekristallisierten Region zurückgehaltene

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Metall ist in jedem Falle im wesentlichen das Maximum, das die feste Löslichkeit in dem llalbleitermaterial gestattet. Es ist ein Halbleitermaterial mit dem Maximum an in festem Zustand gelöster Verunreinigung darin. Es ist nicht ein Halbleitermaterial, das die flüssige Löslichkeit des Materials hat. Und es ist auch kein Halbleitermaterial, das ein eutektisches Material ist oder enthält. Weiter weist eine solche rekristallisierte Region ein konstantes gleichförmiges Niveau der Verunreinigungskonzentra-tion durch die gesainte Länge der Region oder" Spur auf, und die Dicke der rekristallisierten Region ist im wesentlichen konstant über ihre gesamte Tiefe oder Länge.

Obwohl in den vorgenannten Beispielen angedeutet wurde, daß die Aluminiumquelle für das au bewegende Tropfchenmaterial unter einem Vakuum von "Jx 10 ^J Torr aufgebracht wurde, ist es klar, daß auch andere Vakuumbedingungen angewendet werden können, insbesondere ein höheres oder

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ein geringeres Vakuum bis zu 3x1° Torr. Es wurde jedoch festgestellt, daß insbesondere im Falle von Aluminium wegen der Beeinträchtigung der Benetzung des Siliziums durch das Aluminitun aufgrund von Sauerstoff, Schwierigkeiten auftreten bei der Einleitung der Tröpfchen™

~ 5 bewegung, rann Drucke von mehr als 3x10 Torr hierbei angewendet xverden. In ähnlicher Ueise ist auch durch Aufsprühen niedergeschlagenes Aluminium wegen der Sättigung an Sauerstoff in diesem Verfahren schwierig anzuwenden, soweit die Einleitung der Tröpfchendurchdringung betroffen ist. Es ist demzufolge bevorzugt, ein Verfahren zum Niederschlagen von Aluminium anzuwenden, das verhindert, daß mehr als unvermeidbare Mengen Sauerstoff in die AIuminiumnißderschlä£e aufgenommen werden.

öei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere der Stufe der Bildung dor Vertiefungen in dar Oberfläche des Matrixkörperkristalls zur Aufnahme der Niederschläge der festen T*"öpfchenquelle sollte allgemein

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die Tiefe der Ausnehmungen nicht größer als etwa 25 30 Mikron sein, weil ein Unterschneiden der Maskierungsschicht zu vermeiden ist, die nachteilig wäre, da die Breite des zu bewegenden Tröpfchens zu groß oder im Extremfaile, der Kontakt zwischen dem Tröpfchen und der Matrixoberflache bis zu einem Maße begrenzt wäre, daß die Einleitung der Bewegung schwierig· oder ungewiß wäre. Bei der normalen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das diese Erfindung erzeugende Ätzen für eine Zeit von etwa 5 Minuten bei einer Temperatur von 25 C ausgeführt, um eine Ausnehmungstiefe von etwa 25 Mikron mit einer Fensteröffnungsgröße von etwa 10 - 5OO Mikron gemäß der durch die Größe der Maske definierten Öffnung zu schaffen.

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Claims

- Ik -

Patentansprüche

1;)Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelementes mit einem Matrixkörper aus Halbleitermaterial einer ausgewählten Leitfähigkeit und einem ausgewählten spezifischen Widerstand sowie einer Vielzahl separater und im Abstand voneinander angeordneter rekristallisierter Regionen verschiedener ausgewählter Leitfähigkeit und ausgewählten spezifischen Widerstandes, die sich in das Innere des Matrixkörpers in einer geordneten Reihe erstrecken, gekennzeichnet durch folgende Stufen: Aufbringen einer Beschichtung über einer ersten, im wesentlichen planaren Oberfläche des Matrixkörpers, so daß Teile der Oberfläche des Körpers in einem vorbestimmten Muster freigelegt sind, Entfernen von Teilen des so freigelegten Kirpers, um eine Vielzahl separater und im Abstand voneinander angeordneter Vertiefungen in der ersten Oberfläche in der gewünschten geordneten Reihe zu erzeugen,

im wesentlichen Füllen jetler der erhaltenen Vertiefungen mit einem festen metallischen Material, mit dem das Matrixhalbleitermaterial eine Lösung mit einem Schmelzpunkt unterhalb dem des Matrixhalbleitermaterials bildet,

Erhitzen des Matrixkörpers und dabei Bilden einer flüssigen Lösung in jeder der Vertiefungen aus dem ^atrixhalbleitermaterial und dem metallischen Material,

Einstellen und Aufrechterhalten eines endlichen Temperaturgradienten in einer ersten Richtung durch den Matrixkörper, wobei die genannte erste, im wesentlichen planare Oberfläche, eine geringere Temperatur hat als die zweite Oberfläche und

Bewegen der flüssigen Körper in das Innere des Matrixkörpers.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiS die Beschichtung von dem Matrixkörper entfernt wird, bevor der Matrixkörper erhitzt und die flüssigen Körper den gesamten Weg durch den ^atrixkörper bis zur zweiten Oberfläche bewegt werden.
3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material durch Bedampfen in die Matrixkörpervertiefungen eingebracht wird.
k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixkörperraaterial Silizium und das metallische Material aluminiumoxydfreies-Aluminium ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixkörpermaterial η-leitendes Silizium und das metallische Material - Aluminium ist-.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 d a durch gekennzeichnet, daß das Matrixkörpermaterial Galliumarsenid ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 b;is 5i ■ dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixkörper aus einer Scheibe besteht, die von einem Siliciumeinkristall mit (100)-Orientierung abgeschnit ten ist, und bei der die erste Oberfläche poliert und dann oxydiert wird, um eine Beschichtung zu schaffen, die eine quadratische Anordnung von Öffnungen definiert durch die die polierte Oberfläche freigelegt ist.

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S. Verfaliron nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixkörper ein Siliziumkarbid-Einkristall ist, und daß das feste metallische Material Chrom ist.

9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Null--Temperaturgradient in einer Richtung senkrecht zur ersten .Hichtung eingestellt und aufrechterhalten wird, während die flüssigen Körper in den Matrixkörper bewegt werden.

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