DE1079211B - Verfahren zur Herstellung von Kontaktelektroden auf Halbleiterkoerpern von Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Kontaktelektroden auf Halbleiterkörpern von Halbleiteranordnungen Es ist bekannt (J. W. T i 1 e y und R. A. W i 11i a m s, Proc. IRE, 41, Dezember 1953, S. 1706 bis 1708; R. F. Schwarz und J. F. W a1 s h, Proc. IRE, 41, Dezember 1953, S. 1715 bis 1720), die Oberfläche von Halbleiterkörpern, vorzugsweise Halbleiterkristallen oder -einkristallen, elektrolytisch zu behandeln, insbesondere abzutragen, und anschließend durch Umpolen des Elektrolytvorganges zu elektroplattieren. Man hat auf diese Weise Germanium-npn- bzw. -pnp-Transistoren hergestellt, indem auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Germaniumeinkristalls die beschriebene Behandlung der Germaniumoberfläche durchgeführt wurde. Es wurde beispielsweise auf Germanium eine Indiumplattierung angebracht, nachdem durch die vorangegangene elektrolytische Abtragung der Oberfläche eine dünne Germaniumschicht von genau definierter Dicke hergestellt worden war. Die Germaniumzwischenschicht dient als Basiszone, während die beiden Metallschichten als Emitter- und Kollektorelektroden dienten und mit entsprechenden Anschlüssen versehen waren.
• Der Gegenstand des Hauptpatents betrifft eine Abwandlung des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Kontaktelektroden auf Halbleiterkörpern von Halbleiteranordnungen, bei dem eine Abtragung der Oberfläche des Halbleiterkörpers bis zu einer genau definierten Dicke mit anschließender Metallisierung erfolgt und bei dem eine rein chemische Abtragung des Halbleiterkörpers durch eine wasserfreie Schmelze vorgenommen wird und anschließend die Halbleiteroberfläche in an sich bekannter Weise entweder elektrolytisch und/oder chemisch, beispielsweise durch Ionenaustausch, metallisiert wird. Hierdurch wird vor allem die Möglichkeit geschaffen, noch andere Halbleitersubstanzen als gerade Silizium für den gleichen Zweck zu verwenden. Es lassen sich insbesondere Silizium sowie Verbindungen von Elementen der III. und V. oder II. und VI. oder I. und VII. Gruppe des Periodischen Systems oder Verbindungen bzw. Legierungen von mehreren Angehörigen der gleichen, insbesondere der IV. Gruppe des Periodischen Systems nach dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent behandeln.
• Die Erfindung gründet sich auf die Erfahrung, daß bei sehr vielen derartigen Behandlungsarten der Oberfläche von Halbleiterstoffen, insbesondere Halbleitereinkristallen, die Oberflächentherme beeinflußt und oft durch die Bildung von Haftstellen, Rekombinationszentren od. dgl. verschlechtert werden.
• Das obige Verfahren gemäß dem Hauptpatent wird nun erfindungsgemäß dadurch verbessert und alle ungewollten Beeinflussungen der Oberflächentherme dadurch vermieden, daß die Reinheit der Behandlungsmittel, wenigstens bezüglich der edleren Metalle, die in der Spannungsreihe höher als der Werkstoff des Halbleiterkörpers liegen, mindestens von der gleichen Größenordnung wie die Reinheit des Werkstoffes des Halbleiterkörpers selbst gewählt wird, so daß die störenden Fremdstoffe in den Behandlungsmitteln, weniger als der l05te Teil, besser der 106te bis 107te, möglichst weniger als der 108te Teil, vorkommen werden. Man war bisher der Ansicht, daß derartige Reinheitsgrade nur bei Substanzen anzuwenden seien, welche bei sehr hohen Temperaturen, nahe bei oder sogar oberhalb der Schmelztemperatur mit der Halbleitersubstanz in Berührung kommen. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß auch bei Oberflächenbehandlungen unterhalb der Schmelztemperatur derart hohe Ansprüche an die Reinheit der Behandlungsmittel und erst recht an die Kontaktierungsmittel zu stellen sind.
• So sind beispielsweise die chemischen oder elektrochemischen Bäder zum Atzen, Abtragen und/oder Polieren der Oberfläche erfindungsgemäß mit Substanzen durchzuführen, welche die im Vorstehenden angegebenen Reinheitsbedingungen erfüllen. Solche Behandlungssubstanzen sind aber auch beispielsweise diejenigen Bäder, Elektrolyte, Metallkomplexe usw., aus denen die Kontaktierungsmetalle abgeschieden werden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Transistoren, Richtleitern od. dgl. Im übrigen ist die Maßnahme gemäß der Erfindung auch bei solchen Oberflächenbehandlungen zu beachten, bei denen die Oberfläche des Halbleiterkristalls gerade in der Weise beeinflußt werden soll, daß bestimmte Rekombinationszentren oder sonstige Oberflächentherme z. B. zwecks Symmetrierung der Halbieiterkristallanordnung entstehen, wie sie beispielsweise bei symmetrischen Transistoranordnungen vorgeschlagen wurden. Bei derartigen Behandlungsmethoden muß man sich ebenfalls reinster Behandlungsmittel bedienen, um die einzulagernden bzw. zu erzeugenden, die Diffusionslänge beinflussenden Störzentren in kontrollierbarer und dosierter Menge an die Oberfläche heranführen zu können. Ausführungsbeispiel Natronlauge zur Ätzbehandlung von Silizium wird dadurch hochgradig gereinigt, daß man sie einer längeren Elektrolyse mit für Halbleiterzwecke höchstreinen Siliziumelektroden bei einer Spannung von etwa 3 Volt etwa 14 Tage unterzieht. Hierbei scheiden sich die genannten störenden Verunreinigungen, z. B. Kupfer, Blei, Eisen, auf der Kathode ab. Eine Kontrolle der Reinigung wird mittels radioaktiver Spurenanalyse durchgeführt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktelektroden auf Halbleiterkörpern von Halbleiteranordnungen, bei dem eine Abtragung der Oberfläche des Halbleiterkörpers bis zu einer genau definierten Dicke mit anschließender Metallisierung erfolgt und bei dem eine rein chemische Abtragung des Halbleiterkörpers durch eine wasserfreie Schmelze vorgenommen wird und anschließend die Halbleiteroberfläche in an sich bekannter Weise entweder elektrolytisch und/oder chemisch, beispielsweise durch, Ionenaustausch, metallisiert wird, nach Patent 1052 575, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit der Behandlungsmittel, wenigstens bezüglich der edleren Metalle, die in der Spannungsreihe höher als der Werkstoff des Halbleiterkörpers liegen, mindestens von der gleichen Größenordnung wie die Reinheit des Werkstoffes des Halbleiterkörpers selbst gewählt wird, so daß die störenden Fremdstoffe in den Behandlungsmitteln weniger als der 105te Teil, besser der loste bis 107te, möglichst weniger als der 108te Teil, vorkommen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Behandlungsmittel von höchster Reinheit dosierte Mengen solcher Fremdstoffe eingelagert werden, welche Oberflächentherme, beispielsweise Haftstellen, Rekombinationszentren od. dgl. in der Halbleiteroberfläche in gewünschter Menge erzeugen.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel zur Reinigung längere Zeit einer Elektrolyse unterworfen werden, bei der für die Elektroden der gleiche, höchstgereinigte Halbleiterwerkstoff benutzt wird, aus dem der zu behandelnde Halbleiterkörper besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 619 414; »Der Radio-Markt«, Beilage in der. »Elektro-Technik«, Coburg, 9. 2. 1951, S. 14 bis 16.