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.Process for the production of contact electrodes on semiconductor bodies
of semiconductor arrangements It is known (J. W. T i 1 e y and R. A. W i 11 i a m
s, Proc. IRE, 41, December 1953, pp. 1706-1708; R. F. Schwarz and J. F. W a1
s h, Proc. IRE, 41, December 1953, pp. 1715 to 1720), the surface of semiconductor bodies,
preferably semiconductor crystals or single crystals to be treated electrolytically,
in particular to be removed, and then by reversing the polarity of the electrolyte process
to be electroplated. In this way you have germanium npn or pnp transistors
made by placing on two opposite sides of the germanium single crystal
the described treatment of the germanium surface was carried out. It was
For example, an indium plating applied to germanium after the
previous electrolytic removal of the surface a thin germanium layer
had been made of a precisely defined thickness. The germanium interlayer
serves as the base zone, while the two metal layers act as emitter and collector electrodes
served and were provided with appropriate connections.
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.The subject of the main patent concerns a modification of the known
Process for the production of contact electrodes on semiconductor bodies of semiconductor arrangements,
in which the surface of the semiconductor body is ablated up to a precisely defined one
Thickness with subsequent metallization takes place and in which a purely chemical
The semiconductor body is removed by means of an anhydrous melt
and then the semiconductor surface either electrolytically in a manner known per se
and / or is metallized chemically, for example by ion exchange. Through this
Above all, the possibility is created to use other semiconductor substances than
straight to use silicon for the same purpose. It can be in particular
Silicon and compounds of elements of III. and V. or II. and VI. or
I. and VII. Group of the Periodic Table or compounds or alloys of
several members of the same, especially the IV. Group of the Periodic
Treat the system according to the procedure according to the main patent.
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.The invention is based on the experience that very many
such types of treatment of the surface of semiconductor materials, in particular semiconductor single crystals,
the surface heat is influenced and often by the formation of traps, recombination centers
or the like. Worsened.
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.The above method according to the main patent now becomes according to the invention
thereby improved and all unwanted influences on the surface heat
avoided the purity of the treatment agents, at least with regard to the more noble ones
Metals that are higher in the voltage series than the material of the semiconductor body
lie, at least of the same order of magnitude as the purity of the material
of the semiconductor body itself is chosen, so that the interfering foreign substances in the
Treatment agents, less than the 10th part, better the 106th to 107th part, if possible
less than the 108th part, will occur. It was previously of the opinion that such
Degrees of purity are only to be used for substances which, at very high temperatures,
close to or even above the melting temperature with the semiconductor substance in
Come into contact. However, it has been shown that even with surface treatments
such high demands on the purity of the treatment agents below the melting temperature
and even more to be placed on the contacting means.
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.Such are the chemical or electrochemical baths, for example
for etching, removing and / or polishing the surface according to the invention with substances
to be carried out which meet the purity conditions specified above.
Such treatment substances are also, for example, those baths, electrolytes,
Metal complexes etc. from which the contacting metals are deposited.
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.The method according to the invention is particularly suitable for production
of transistors, directional ladders or the like.
Otherwise the measure is
according to the invention also to be observed in such surface treatments in which
the surface of the semiconductor crystal is to be influenced in such a way that
that certain recombination centers or other surface thermals z. B. for the purpose
Symmetrization of the semi-conductor crystal arrangement arise, as it is, for example
have been proposed in symmetrical transistor arrangements. With such treatment methods
one must also use the purest treatment agents to store them
or to be generated, the diffusion length influencing interference centers in controllable
and dosed amount to be able to bring it to the surface. Embodiment
Sodium hydroxide for the etching treatment of silicon is cleaned to a high degree by the fact that
they are subjected to a longer electrolysis with silicon electrodes of the highest purity for semiconductor purposes
undergoes about 14 days at a voltage of about 3 volts. Here are divorced
the said troublesome impurities, e.g. B. copper, lead, iron, on the cathode
away. The cleaning is checked by means of radioactive trace analysis.