CH506886A - Verfahren zur Herstellung einer Übergangsschicht von vorgegebener Gestalt in einem scheibenförmigen Körper aus Halbleitermaterial - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung einer   Übergangsschicht    von vorgegebener Gestalt in einem scheibenförmigen Körper aus Halbleitermaterial
Die Erfindung   betrifft    ein Verfahren zur Herstellung einer   t:sbergangsschicht    von vorgegebener Gestalt in einem scheibenförmigen Körper aus Halbleitermaterial.



     nie    Bildung von   Übergangsschichten    in Halbleiterplatten durch Diffusionsverfahren ist wohlbekannt.



  Häufig ist es erwünscht, der Grenzschicht in der Platte eine besondere Gestalt zu geben, so dass in einem anschliessenden Feinschleifvorgang   durch    Abschleifen oder Abläppen der obersten Schicht der gestalteten Fläche auf der Plattenoberfläche ausgewählte Bereiche ver   sohiedtenen      Leitfähigkeitstyps      blossgelegt    werden können. Auf diese blossgelegten Bereiche können hierauf wahlweise Elektroden aufgesetzt und dadurch einige besondere Typen von   H,albleibenelemNenten    bestimmt werden.



   Zur Erzielung der gewünschten   Grenzschichtgestalt    werden verschiedene Verfahren angewendet, wie z. B.



  das Verfahren der örtlichen Maskierung mit einer Vielzahl von Diffusionsprozessen, bei welchem lein gegebener   Dotierungsstoff    an den   unmaskierten    Stellen von der   Oberfläche    her tiefer in die   Halbleiterplatte    eindiffundiert werden kann.



   Die vorliegende   Erfindung    beruht auf der Erkenntnis, dass eine aufgerauhte Plattenoberfläche ein tieferes   Eindringen Ider    Atome Indes Dotierungsstoffes während des   Diffusionsvorganges    ermöglicht als eine polierte Plattenoberfläche, und zwar wegen der bei der   Jaufge-    rauhten   Platte    an Ideren Oberfläche vorhandenen grösseren Störstoffdichte und der dort vorkommenden Kristallbeschädigungen.



   Das   erfindulgsgemässe    Verfahren ist dadurch ge   kennzeichnet,      Idass    die gesamte obere Fläche des Halbleiterkörpers poliert wird, dass danach Bereiche dieser Fläche aufgerauht werden und damit ausgewählte Berei   ohe    poliert bleiben, dass   danach    in die gesamte Oberfläche des Halbleiterkörpers einen der   Loitfähigkeitstypen    erzeugende   Stönelemente      {eindiffundliert    werden, so dass die   leindiffundierenden    Elemente auf ,eine vorbestimmte, vom Rauhigkeitsgrad der Bereiche auf der oberen Körperfläche abhängige Tiefe in den Körper eindiffundieren, um unterhalb dieser Körperfläche eine Grenzschicht vorgegebener Form zu bilden,

   und dass eine Materialschicht solcher Dicke von   wider    oberen Körperfläche abgetragen wird, Idass wenigstens der oberste Teil der Grenzschicht auf der oberen Körperfläche freigelegt wird.



   Das Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Aufsicht einer Platte, welche als Aus   gangsmaterial    bei dem Verfahren nach   der    Erfindung verwendet wird,
Fig. 2   den    längs der Linie 22 in Fig. 1 geführten Schnitt durch   die    Platte,
Fig. 3 in Aufsicht   die    Platte der Fig. 1, nachdem der mittlere Oberflächenbereich derselben poliert und der äussere ringförmige und   Iden    mittleren Bereich umschliessende Oberflächenbereich aufgerauht worden ist,
Fig. 4 im Querschnitt die Platte der Fig. 3 und ver   anschaulicht    die Unterschiede zwischen den aufgerauh   ten    und polierten Oberflächengebieten,
Fig. 5 den Querschnitt der Fig.

   4 mit der Kontur der in die Oberfläche der Platte nach Fig. 3   eindiffundierten    Grenzschicht,
Fig. 6 die Platte der Fig. 5, nachdem deren Oberfläche   Igeläppt    worden ist, um zwei Bereiche verschiedenen   Leitfähigkeitstyps      auf    der Plattenoberfläche freizulegen, und
Fig. 7 das Halbleiterelement der Fig. 6, nachdem Elektroden zur Bildung eines Transistors aufgesetzt worden sind.



   Die in Fig. 1 gezeigte Platte 10 soll beispielsweise aus einem n-leitenden Halbleitermaterial bestehen.



   In der folgenden Beschreibung und der Zeichnung ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Transistors dargelegt. Es ist selbstverständlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren zur   Herstellungleines    beliebigen   Halbleiterelementes    mit gestalteten oder geformten Grenzschichten geeignet ist, und sowohl bei einem p-leitenden als auch bei einem  n-leitenden Ausgangsmaterial angewendet werden kann.



  Ferner kann das erfindungsgemässe Verfahren offensichtlich auch in Verbindung mit verschiedenen Arten von Maskierungsverfahren angewendet werden.



   Gemäss der Erfindung wird, wie in   Filg.    3 gezeigt ist, die obere Fläche einer Platte 10 zunächst auf gewünschte Weise poliert und hierauf deren äusseres   Randgebiet    aufgerauht, so dass ein zentraler polierter Oberflächenbereich 11 und ein aufgerauhter kreisringförmiger Aussenbereich 12 gebildet ist. Das anfängliche Polieren der Platte kann wie folgt durchgeführt werden:
Das Aussengebiet 12 kann durch 1 Minute langes Sandbestrahlen mit einem 600-Kiessand aufgerauht werden. Das Aufrauhen kann auch durch Feinschleifen oder Mattieren erfolgen. Hierzu kann Aluminiumoxyd, Siliziumkarbid oder ein anderer Kiessand benützt werden.



  Selbstverständlich kann die Form der aufgerauhten und polierten Bereiche je nach der besonderen Gestaltung der Umrisslinie der in die Plattenoberfläche einzudiffundierenden Grenzschicht beliebig gewählt werden.



   Nach dem Polieren und Aufrauhen wird die Platte der Fig. 3 den in Fig. 4 gezeigten Querschnitt haben, wobei deren Grundfläche 13 im gleichen Masse poliert sein kann wie der Oberflächenbereich 11, obgleich die Polierung der gesamten Grundfläche nur von der gewünschten Eindringtiefe der in die Grundfläche   eindif-    fundierenden Atome abhängig ist.



   Anschliessend wird, wie in Fig. 5 veranschaulicht, die Platte der Fig. 4 in einen zum Eindiffundieren von Boranhydrid als Diffusionsstoff geeignete Diffusionsofen gebracht. In diesem wird die Platte während 120 Minuten einem Strom aus   Boranhydrid-Dampf    bei einer Temperatur von 125   OC    ausgesetzt, wodurch die Oberund Grundfläche der Platte 10 p-leitend wird und zwei Grenzschichten 14 und 15 über bzw. unter einem zentralen n-leitenden Körper gebildet werden.



   Die untere Grenzschicht 15 wird sich in einer Ebene durch die Platte hindurch erstrecken, da alle eindiffundierenden Atome bis ungefähr auf die gleiche Tiefe von der Plattengrundfläche eindiffundieren werden. Die Grenzschicht 14 wird jedoch erfindungsgemäss eine vom örtlichen Rauhigkeitsgrad der Oberfläche abhängige Form haben. Die Grenzschicht 15 wird in den Aussenbereichen, von der Plattenoberfläche her gesehen, tiefer liegen als in den mittleren Bereichen der Platte, da die eindiffundierenden Atome über den Oberflächenbereich 12 tiefer in die Platte eindringen als über den polierten Flächenbereich 11.



   Diese Formgebung der oberen Grenzschicht 14 macht es möglich, dass durch einfaches Abschleifen bzw. Läppen der Oberfläche das zentrale n-leitende Material auf der Plattenoberfläche blossgelegt wird.



   Insbesondere kann die Grenzschicht 14 in der Platte ungefähr 25   lt      unterhalb    des zentralen Oberflächenbereiches und 38   lt    unterhalb des äusseren Oberflächenbereiches verlaufen. Wird von der Plattenoberfläche durch Läppen oder ein anderes geeignetes Polierverfahren eine 28   lt    dicke Materialschicht abgetragen, so wird, wie in Fig. 6 gezeigt, auf der Plattenoberfläche ein   n-leitender    Oberflächenbereich 20 und ein den n-leitenden Bereich 20 umschliessender ringförmiger p-leitender Bereich 21 blossgelegt.

 

   Wie in Fig. 7 gezeigt, kann nun eine Ringelektrode 22 auf den ringförmigen Bereich 21 und eine zentrale Elektrode 23 auf den zentralen n-leitenden Bereich 20 der Fig. 6 aufgebracht werden. Mit der Grundfläche der Platte, welche p-leitend ist, wird dann noch eine Bodenelektrode 24 verbunden.



   Das sich ergebende Halbleiterelement ist ein   Tran.si-    stor, wobei die Elektrode 24 den   Basis-,    die Elektrode 22 den Kollektor- und die Elektrode 23 den Emitter Anschluss des Transistors bilden.



   Dem Fachmann ist es leicht verständlich, dass die Grenzschicht 14 eine beliebige Form erhalten kann, so dass durch Läppen, wie in Fig. 6 gezeigt, auf der Plattenoberfläche Gebiete verschiedenen Leitfähigkeitstyps in vorbestimmter Form freigelegt werden können. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung einer Übergangsschicht von vorgegebener Gestalt in einem scheibenförmigen Körper aus Halbleitermaterilal, bei welchem auf der einen Flä ohe eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers Gebiete verschiedenen Leitfähigkeitstyps freigelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte obere Fläche des Halbleiterkörpers (10) poliert wird, dass danach Bereiche dieser Fläche aufgerauht werden und damit ausgewählte Bereiche poliert bleiben, dass danach in die gesamte Oberfläche des Halbleiterkörpers einen der Leitfähigkeitstypen erzeugende Störelemente eindiffundiert werden, so dass die eindiffundierten Elemente auf eine vorbestimmte, vom Rauhigkeitsgrad der Bereiche auf der oberen Körperfläche abhängige Tiefe in den Körper eindiffundieren,

   um unterhalb dieser Körperfläche eine Grenzschicht vorgegebener Form zu bilden, und dass eine Materialschicht solcher Dicke von der oberen Körperfläche abgetragen wird, dass wenigstens der oberste Teil der Grenzschicht auf der oberen Körperfläche freigelegt wird.

   UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Form eine Form einschliesst, bei welcher die den polierten Bereichen benachbarten Gebiete der Grenzschicht dichter an der oberen Plattenfläche liegen als die den aufgerauhten Bereichen benachbarten Gebiete.