DE1177745B

DE1177745B - Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte

Info

Publication number: DE1177745B
Application number: DES76499A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Kawana; Akihiko Nakagawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1960-10-31
Filing date: 1961-10-31
Publication date: 1964-09-10
Also published as: GB958537A; NL270264A; NL120935C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1177 745

Aktenzeichen: S 76499 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 31. Oktober 1961

Auslegetag: 10, September 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte durch Erhitzen und Kühlen mittels eines Gasstromes.

Um einen hinsichtlich seiner Eigenschaft günstigen Übergang in einem Halbleiterkörper zu erhalten, ist es bei der Herstellung eines Halbleiterbauelementes, insbesondere eine Tunneldiode, wünschenswert, die Diode schnell zu erhitzen und schnell wieder abzukühlen, damit die Breite des Übergangs genügend klein bleibt.

Nach einem bekannten herkömmlichen Verfahren wird das Legierungsmaterial unmittelbar mit einem elektrischen Heizkörper in Kontakt gebracht und erhitzt und auf diese Weise die Legierungsbehandlung durchgeführt. Der Heizkörper hat eine gewisse Wärmeaufnahmefähigkeit, so daß eine zufriedenstellende schnelle Erhitzung bzw. schnelle Abkühlung nicht möglich ist. Es werden bei diesem bekannten Verfahren etwa 5 Sekunden benötigt, um das Material von seiner normalen Temperatur auf ungefähr 600° C zu erhitzen, und etwa 10 Sekunden, um es wieder auf seine normale Temperatur abzukühlen. Infolge dieses langen Temperaturanstieges und Temperaturabfalles ist es bei dem bekannten Verfahren nicht möglich, Halbleiterbauelemente mit völlig zufriedenstellenden Eigenschaften herzustellen.

Weiter ist es in der Technik allgemein bekannt, Wärme durch Gase, bei entsprechender Empfindlichkeit des zu erwärmenden Gegenstandes durch entsprechende inerte Gase zu übertragen. Diese bekannte Maßnahme wird gemäß einem weiteren bekannten Verfahren bei dem Legieren von Transistoren angewendet. Das die Wärme übertragende Gas wird dabei direkt auf die Legierungsstelle geblasen.

Bei den bekannten Verfahren ist es nicht möglich, bei der kurzzeitigen Erwärmung und Abkühlung der Halbleiterplatten den Temperaturwechsel in der ganzen Platte möglichst gleichförmig erfolgen zu lassen, damit Spannungsrisse vermieden werden. Bei der Zuführung des Heizgases von der Oberseite der Anordnung her wird zudem die Legierungsstelle durch die Dotierungspille abgedeckt, und die Wärme wird erst von der außerhalb der Dotierungspille liegenden Oberfläche der Legierungsstelle zugeführt. So entsteht die Gefahr eines unvollständigen Legierens im Zentrum bzw. die Gefahr von Gaseinschlüssen in der Legierungsstelle, wodurch der auf diese Weise hergestellte Transistor im wesentlichen unbrauchbar wird.

Die Erfindung vermeidet die angegebenen Nach-Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille
an eine Halbleiterplatte

Anmelder:

Sony Corporation (Sony Kabushikikaisha), Tokio

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

DipL-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

München 2, Bräubausstr. 4

Als Erfinder benannt:
Yoshiyuki Kawana,
Akihiko Nakagawa, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 31. Oktober 1960 (43 942)

teile im wesentlichen dadurch, daß die Halbleiterplatte mit der daraufgelegten Dotierungspille auf eine gut wärmeleitende Unterlage mit geringem Wärmeaufnahmevermögen aufgelegt und die Unterlage mittels eines erhitzten inerten Gases und die Halbleiterpille indirekt durch Wärmeübertragung auf eine der Legierungstemperatur entsprechende Temperatur erwärmt wird und darauf der legierte Verbundkörper durch Anblasen der wärmeleitenden Unterlage mit einem Kühlgas abgekühlt wird.

Durch die Maßnahmen der Erfindung ergibt sich eine Reihe von Vorteilen:

1. Es wird gleichfömig über die ganze Fläche der Platte ein Wärmegefälle von einer Oberfläche zur anderen erzielt, wodurch Wärmespannungen weitgehend vermieden werden.

2. Bei der Erwärmung von der Unterseite der Halbleiterplatte her wird der Legierungsstelle direkt und gleichmäßig Wärme zugeführt, wodurch die Gefahr eines unvollständigen Legierens im Zentrum sowie die Gefahr von Gaseinschlüssen in der Legierungsstelle vermieden werden.

3. Der Ablauf des Anlegierens wird wesentlich beschleunigt. Es wird eine außerordentlich schnelle, blitzartige Erhitzung und Abkühlung

409 660/305

erreicht, ohne daß eine Überbeanspruchung der Halbleiterplatte durch Temperaturspannungen zu befürchten ist.

Das Verfahren nach der Erfindung wird in der Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert.

Mit 1 ist ein Material bezeichnet, das behandelt werden soll, z. B. ein Germanium- oder Silizium-Halbleiterplättchenla und ein auf diesem liegender Indium- oder Aluminiumtropfen 1 b. Das Plättchen la liegt auf einer Platte 3, die auf den Füßen 2 aufgestützt ist. Die Platte 3 ist aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt und soll so dünn sein, daß ihre Aufnahme an Wärmeenergie klein ist.

Die Anordnung 1 wird in einem inerten Gas mit hoher Temperatur erhitzt, z. B. in einer Stickstoffatmosphäre, und daran anschließend wird das hocherhitzte Gas durch ein solches mit normaler Temperatur oder ein Kühlgas ersetzt.

Eine für diese Zwecke erforderliche Einrichtung ist mit einem Heizkörper 5 ausgestattet, der in einem ao Durchgang 4 für das Gas angeordnet ist, der in eine Düse mündet. Außerdem ist die Einrichtung mit Kanälen 6 für ein geeignetes Kühlungsmittel 7, wie Wasser, versehen, damit das zugeführte Gas gekühlt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind nur fünf oder weniger Sekunden erforderlich, um die Anordnung 1 von der Normaltemperatur auf 600° C zu erhitzen, und nicht mehr als 3 Sekunden, es von 600° C wieder auf die Normaltemperatur abzukühlen.

Es können auf diese Weise z. B. Tunneldioden mit günstigen Charakteristiken erzeugt werden.

Das Verfahren kann selbstverständlich auch dann benutzt werden, wenn eine solche schnelle Erhitzung und Abkühlung nicht erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anlegieren einer Dotierungspille an eine Halbleiterplatte durch Erhitzen und 40 S.

Kühlen mittels eines Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (la) mit der daraufgelegten Dotierungspille [Ib) auf eine gut wärmeleitende Unterlage (3) mit geringem Wärmeaufnahmevermögen aufgelegt und die Unterlage (3) mittels eines erhitzten inerten Gases und die Halbleiterplatte indirekt durch Wärmeübertragung auf eine der Legierungstemperatur entsprechende Temperatur erwärmt wird und darauf der legierte Verbundkörper (1) durch Anblasen der wärmeleitenden Unterlage (3) mit einem Kühlgas abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas aus einer konzentrisch um den Kanal (4) für das erhitzte inerte Gas liegenden Düse (6) gegen die Unterlage geblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Stickstoff ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen und Kühlen so erfolgt, daß der Legierungsprozeß in weniger als 8 Sekunden beendet ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Platte (3) aus gut wärmeleitendem Werkstoff mit geringem Wärmeaufnahmevermögen als Unterlage und durch eine an der der Auflagefläche für die Halbleiterplatte (1 α) gegenüberliegenden Seite der Platte (3) angeordnete Düsenanordnung (4 bis 7) zum wechselweisen Anblasen der Platte (3) mit einem erhitzten inerten Gas oder einem Kühlgas.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 063 870;
französische Patentschrift Nr. 1165 567;
»Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 58, H.
303.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 660/305 9.64

Bundesdriickerei Berlin