DE1089074B

DE1089074B - Verfahren zur Erzeugung eines hochdotierten p-Bereiches und des zugehoerigen Kontaktes einer Halbleiteranordnung mittels Einlegieren

Info

Publication number: DE1089074B
Application number: DES57723A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Adolf Herlet; Dipl-Phys Hubert Patalong
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-02-04
Filing date: 1958-04-05
Publication date: 1960-09-15
Also published as: NL237782A; CH369519A; US3009840A; DE1067936B; NL235479A; GB905553A; GB907303A; CH375450A; FR1228852A

Description

Verfahren zur Erzeugung eines hochdotierten p-Bereiches und des zugehörigen Kontaktes einer Halbleiteranordnung mittels Einlegieren Gegenstand eines früheren Vorschlages ist ein Verfahren zur Erzeugung eines hochdotierten p-Bereiches und des zugehörigen Kontaktes einer Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Grundkörper aus Silizium mittels Einlegieren eines Metalls oder einer Metallegierung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der flüssigen Siliziumlegierung festes Bor zugesetzt wird. Zweckmäßigerweise wird das Bor in amorpher Form in eine Goldfolie eingewalzt und diese unter Anwendung von mechanischem Druck in die eine Flachseite einer Siliziumscheibe einlegiert. Das Bor kann auch in Form einer Verbindung, z. B. Borsäure, zugegeben werden oder als loses Pulver auf die Goldfolie vor Beginn des Legierungsvorganges aufgestreut werden.
Durch die Verwendung von Bor zur p-Dotierung von Silizium wird eine höhere Dotierungskonzentration als bei Verwendung von Aluminium erreicht, weil Bor eine höhere Löslichkeit im wiedererstarrenden Silizium hat (der Verteilungskoeffizient ist nahezu 1). Es ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Lebensdauer der Minoritätsträger weniger stark herabgesetzt wird, da der Legierungsvorgang sich bei wesentlich geringeren Temperaturen als bei der Aluminiumdotierung abspielt. Außerdem ist es erwünscht. auch bei der p-Dotierung Gold als Kontaktierungsmetall wie bei der n-Dotierung (Auflegieren einer Gold-Antimon-Folie) zu verwenden, damit die Notwendigkeit der unterschiedlichen Behandlung der p- und der n-seitigen Elektroden zwecks Anbringung der Stromanschlüsse entfällt.
Das Verfahren nach dem früheren Vorschlag ist auch einem bekannten Diffusionsverfahren, bei dem Bor durch Erhitzen eines Siliziumkörpers in Gegenwart von gasförmigen Borverbindungen in Silizium eingebracht wird, im Hinblick auf die dabei zur Anwendung kommenden Temperaturen überlegen. Während bei dem erwähnten Diffusionsverfahren Temperaturen von 900 bis 1300° C verwendet werden, die die Lebensdauer der Minoritätsträger erheblich herabsetzen, genügen bei dem früher vorgeschlagenen Legierungsverfahren Temperaturen von 400 bis 500° C.
Den gleichen Vorteil weist das Verfahren nach vorliegender Erfindung auf und bringt darüber hinaus eine weitere Verbesserung mit sich. Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Erzeugung eines hochdotierten p-Bereiches und des zugehörigen Kontaktes einer Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Grundkörper aus Silizium mittels Einlegieren eines Metalls oder einer Metallegierung, wobei der Siliziulegierung Bor zugesetzt wird.
Erfindungsgemäß werden dem einzulegierenden Metall geringe Mengen mindestens eines weiteren Elementes der III. Gruppe des Periodischen Systems zugesetzt. Zweckmäßigerweise handelt es sich dabei um Indium und/oder Gallium. Vorteilhaft wird das Bor mit den weiteren Zusätzen in Gold eingeschmolzen und dieses in Form einer Folie ausgewalzt. Ein Stück dieser Folie wird einer Wärmebehandlung unterzogen und schließlich auf eine Siliziumscheibe auflegiert.
Beispielsweise werden 20 g reines Gold, 1 mg Bor und 100 mg Indium oder Gallium bei 1200° C im Vakuum oder unter Schutzgas, z. B. Argon, zusammengeschmolzen, dann zu einer Folie ausgewalzt und diese bei etwa 300° C noch mindestens 3 Stunden getempert. Vor dem Einlegieren des Bors und des Indiums bzw. Galliums in das Gold werden diese Elemente zweckmäßigerweise mechanisch innig gemischt, z. B. indem Gallium (Schmelzpunkt 29° C) leicht erwärmt und mit dem Borpulver in einer Reibschale zusammengerieben wird. Wesentlich ist, daß das Gold keinen merklichen Gehalt an n-dotierenden Aktivatorstoffen, wie insbesondere Arsen oder Antimon, enthält.
Das Indium oder Gallium ist nur in geringem Maße an der p-Dotierung beteiligt, in der Hauptsache erfolgt diese durch die Einlegierung des Bors. Das Indium oder Gallium erleichtert aber die Benetzung und Legierungsbildung ganz beträchtlich, wodurch eine wesentlich größere Sicherheit in der Beherrschung des Verfahrens erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung eines hochdotiexten p-Bereiches und des zugehörigen Kontaktes einer Halbleiteranordnung reit einem einkristallinen Grundkörper aus Silizium mittels Einlegieren eines Metalls oder einer Metallegierung, wobei der Siliziumlegierung Bor zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem einzulegierenden Metall geringe Mengen mindestens eines weiteren Elementes der III. Gruppe des Periodischen Systems zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß geringe Mengen von Gallium und/ oder Indium zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor und geringe Mengen eines weiteren Elementes der III. Gruppe des Periodischen Systems in eine Goldfolie eingebracht werden, worauf diese auf den Grundkörper aus Silizium auflegiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3; dadurch gekennzeichnet, daB Gold mit den Zusätzen bei etwa 1200° C, insbesondere im Vakuum oder unter Schutzgas, zusammengeschmolzen und darauf zu einer Folie ausgewalzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da;ß sich an das Walzen eine Temperung bei etwa 300° C von mindestens 3 Stunden Dauer anschließt. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 187 556; französische Patentschrift Nr. 1 126 742; »Nachrichtentechn. Fachber.«, Beiheft 1, 1955, S.31/32.