AT201114B

AT201114B - Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Vorrichtungen

Info

Publication number: AT201114B
Authority: AT
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1956-04-03
Filing date: 1957-04-01
Publication date: 1958-12-10

Description

Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Vorrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Vorrichtungen, welche aus einem halbleitenden Körper mit wenigstens einer gleichrichtenden Elektrode bestehen, die von einer auflegierten, mit einem Oberflächenteil des halbleitenden Körpers verbundenen Metallmenge gebildet wird, wobei dieser Oberflächenteil eine von der ursprünglichen Leitungsart des Körpers abweichende Leitungsart besitzt.

Nach einem bekannten Verfahren wird ein solcher Vorgang dadurch ausgeführt, dass auf den halbleitenden Körper Elektroden legiert werden, die aus einem aktiven Verunreiniger (Donator oder Akzeptor) bestehen, oder einen solchen Verunreiniger enthalten, wobei ein Teil des halbleitenden Materials sich im geschmolzenen Material löst und darauf, bei Abkühlung, aus der Schmelze segregiert und am Kristallgitter des Körpers anwächst. Die angewachsene Schicht hat dann eine andere Leitungsart als die des ursprünglichen Körpers, wenn der aktive Verunreiniger auf die richtige Weise gewählt ist.

Die auf diese Weise erzielten Elektroden sind als Legierungselektroden bekannt. Eine umgesetzte Schicht entsteht hier naturgemäss nur an der Stelle, wo Elektrodenmaterial auflegiert wurde. Nach dem Anbringen dieser Elektroden ist es üblich, die Vorrichtung einer Ätzbehandlung zu unterwerfen, wobei insbesondere die Teile der umgesetzten Schicht beim Rand der Elektrode oder Elektroden weggeätzt werden.

Es ist auch bekannt, eine umgesetzte Schicht dadurch herzustellen, dass in die Oberfläche des halbleitenden Körpers aktive Verunreiniger aus der Umgebung her eindiffundiert und dann Elektroden auf der Oberfläche angebracht werden. Die elektrischen Eigenschaften einer solchen Elektrode sind besser als die einer Legierungselektrode, da das Kristallgitter des halbleitenden Körpers bei der Diffusionsbehandlung praktisch unverletzt-bleibt. Es ist aber praktisch unmöglich, die Diffusionsbehandlung auf einen bestimmten Teil der Oberfläche zu beschränken, so dass bei Anwendung von Diffusion die Oberfläche unter Verwendung von getrennt angebrachten Masken, die z. B. aus Wachs bestehen können, weggeätzt wurde.

Die Erfindung beabsichtigt unter anderem, ein Verfahren zu schaffen, welches ebenso einfach ist als dasjenige zur Herstellung von Legierungselektroden, jedoch Elektroden ergibt, deren elektrische Eigenschaften gleich denen von Diffusionselektroden sind und welche Elektroden keinen grösseren Teil der Oberfläche des halbleitenden Körpers einnehmen als die üblichen Legierungselektroden.

Wird zunächst die Leitungsart eines Oberflächenteiles des Körpers durch Eindiffundieren eines aktiven Verunreinigers aus der Umgebung her umgesetzt, so dass diese Leitungsart von der ursprünglichen abweicht und wobei jedoch die ursprüngliche Kristallstruktur beibehalten wird, so werden nach der Erfindung auf den umgesetzten Teil zuerst stellenweise eine oder mehrere Elektroden auflegiert und wird nachher das Ganze in eine Ätzflüssigkeit getaucht, wobei die Elektroden als Maske fungieren, und in welcher Flüssigkeit die freien Oberflächenteile des halbleitenden Körpers bis auf eine Tiefe gelöst werden, die wenigstens so gross ist wie diejenige, auf welche die Leitungsart umgesetzt wurde.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Transistoren, bei denen zwei Elektroden auf einander gegenüberliegenden Oberflächen eines halbleitenden Körpers angebracht werden.

Die Erfindung wird an Hand von durch Figuren verdeutlichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. l und 2 zeigen Herstellungsstadien einer Diode, welche in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt ein Herstellungsstadium eines Transistors, der in Fig. 5 im Schnitt dargestellt ist.

Als Ausgangsmaterial wird in beiden Fällen ein halbleitender Germanium-Einkristall der p-Leitungsart in Form eines dünnen Plättchens 1 gewählt, dessen Oberflächenteile 2 durch Diffusion in einer Atmosphäre von Antimondampf in die n-Leitungsart umgesetzt werden, so dass eine gleichrichtende Übergangsscbicht oder "junction" 4 entsteht. Der innere Teil 3 behält seine ursprüngliche Leitungsart.

Die bei der unteren Oberfläche liegenden Teile werden darauf weggeschliffen, worauf der Kristall auf einer Tragplatte mit Hilfe eines Lötmittels 8 festgelötet wird, welches z. B. aus 99 Gew.-% Zinn und 1 Ewe-% Gallium besteht. Dies ergibt einen ohmschen Kontakt am Teil 3 des Körpers.

Auf dem Körper wird ein Nickeldraht 5 mittels eines Lots 6, welches z. B. aus 90% Zinn und 1rJ1/0 Antimon besteht, bei einer Temperatur von 3000 C festgelötet. Die Erhitzung erfolgt in einem aus 90 vol. -0/0 Stickstoff und 10 Vol. -0/0 Wasserstoff bestehenden Gasgemisch. Dieser Kontakt weist eine ohm'sche Verbindung mit der Schicht 2 auf.

Darauf wurde der Körper 7 mit den Kontakten in eine Ätzflüssigkeit getaucht, welche aus verdünntem Wasserstoffperoxyd bei 70 C besteht, wobei sich die Stärke des Bades und die Dauer der Behandlung
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sämtliche nicht mit dem Lot 6 bedeckten Teile der Schicht 2 gelöst sind.

Die Übergangsschicht oder "junction" 4 liegt dann in oder nahe über dem Pegel der Oberfläche 9 des ursprünglichen Teiles 3 des halbleitenden Körpers (s. Fig. 3).

Zur Herstellung eines Transistors wird grundsätzlich auf gleiche Weise verfahren (Fig. 4 und 5). Auf einem halbleitenden Körper 1 werden, nach dem Wegschleifen eines Teiles der Oberflächenschicht 2, nacheinander ein Kontakt 7,8, der eine ohm'sche Verbindung mit dem Teil 3 ergibt, und zwei Elektroden 5,6 und 10, 11 angebracht, die einander gegenüberliegen und ohm'sche Kontakte mit der Oberflächenschicht 2 ergeben. Die Elektrode 10, 11 wird auf gleiche Weise hergestellt wie es vorstehend bei der Elektrode 5,6 beschrieben wurde.

Darauf wird das Ganze auf gleiche Weise geätzt, wobei sämtliche nicht mit Elektroden bedeckten Teile der Schicht 2 weggenommen werden. Es verbleiben dann zwei Übergangsschichten 4, die in oder über dem Pegel des übrigen Teiles des halbleitenden Körpers 3 liegen. Auf diese Weise wird also ein sogenannter n-p-n-Transistor erzielt.

Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele oder diese Transistorart beschränkt ist. Durch geeignete Wahl anderer halbleitender Materialien, aktiver Verunreiniger und Elektrodenmaterialien lassen sich leicht andere Dioden oder Transistoren nach dem gleichen Prinzip herstellen.

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Vorrichtungen, welche aus einem halbleitenden Körper mit wenigstens einer gleichrichtenden Elektrode bestehen, die von einer auflegierten Metallmenge gebildet wird, die mit einem Oberflächenteil des halbleitenden Körpers verbunden ist, wobei dieser Teil eine von der ursprünglichen Leitungsart des Körpers abweichende Leitungsart aufweist, wobei zunächst die Leitungsart eines an der Oberfläche liegenden Körperteiles durch Eindiffundieren eines aktiven Ver unreinigers aus der Umgebung her umgesetzt wird, so dass diese Leitungsart von der ursprünglichen abweicht, und wobei jedoch die ursprüngliche Kristallstruktur beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den umgesetzten Teil zuerst stellenweise eine oder mehrere Elektroden auflegiert werden und nachher das Ganze in eine Ätzflüssigkeit getaucht wird,

wobei die Elektroden als Maske fungieren, und in welcher Flüssigkeit die freien Oberflächenteile des halbleitenden Körpers bis auf eine Tiefe gelöst werden, die wenigstens so gross ist wie diejenige, auf welche die Leitungsart umgesetzt wurde.