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Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit legierten
Elektroden Bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren von Legierungselektroden
auf Halbleiterkörper werden Pillen aus einem Legierungsmaterial auf den Halbleitergrundkörper
aufgeschmolzen und einlegiert. Bei diesem Legierungsprozeß hat man mit der Schwierigkeit
zu kämpfen, daß diese Legierungspillen, die beispielsweise bei Germaniumtransistoren
aus Indium bestehen, auf dem Halbleiterkörper auslaufen und somit die zu begrenzende
Fläche der Elektrode unerwünscht vergrößern. Damit ist beispielsweise eine unerwünschte
Vergrößerung der Kapazität und anderer elektrischer Daten verbunden, die das Halbleiterbauelement
dann für den gedachten Zweck unbrauchbar macht. Besonders störend wirkt sich der
Auslaufeffekt auch bei dem sogenannten Legierungs-Diffusions-Verfahren aus, das
bei den Transistoren mit diffundierter Basis Verwendung findet. Da ein solcher Diffusionsprozeß
aus der Legierungsschmelze heraus natürlich nur bei höheren Temperaturen vor sich
gehen kann, ist das Auslaufen der störstellenspendenden Pille besonders groß.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, bedient man sich daher zum Aufbringen
von sperrenden oder nicht sperrenden Legierungskontakten verschiedener bekannter
Methoden, bei denen eine Kohleform oder eine Steinform zur Begrenzung des Legierungsmaterials
verwendet wird. Auch kann die Legierungspille zur Verhinderung des Auslaufens beispielsweise
mit einer Magnesiumpaste überstrichen werden.
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Diese bekannten Verfahren führen aber nur unvollständig zum gewünschten
Ziel, die Fläche der Elektroden auf den Halbleiterkörpern zu begrenzen. Sie zeigen
auch noch weitere durch die Verfahren bedingte Nachteile: So wird beispielsweise
durch die hohe Oberflächenrauhigkeit, die durch die Magnesiumpaste erzeugt wird,
das Rauschen des Halbleiterelementes stark erhöht.
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In neuerer Zeit ist das sogenannte Planarverfahren bekanntgeworden,
bei welchem in oxydgeschützten Siliziumgrundkörpern Basis- und Emitterelektroden
dadurch eindiffundiert werden, daß an den entsprechend vorgesehenen Stellen das
Siliziumdioxyd entfernt wird und ein entsprechendes Störstellenmaterial eindiffundiert
wird. Dieses an sich zur Begrenzung der Elektrodenfiäche sehr wirksame Verfahren
hat aber den Nachteil, daß es sich nur zur Herstellung von Siliziumtransistoren
eignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Legierungs und/oder
Diffusionsverfahren anzugeben, das gleichzeitig universal anwendbar ist und es ermöglicht,
unabhängig vom Auslaufeffekt sperrende und nicht sperrende Halbleiterelektroden
reproduzierbar herzustellen. Gleichzeitig sollten diese Elektroden einen möglichst
niederohmigen Anschluß gewährleisten.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung
von Halbleiteranordnungen mit legierten Elektroden, bei dem das Legierungsmaterial
vor dem Legieren auf ein Trägerplättchen aus Halbleitermaterial aufgebracht und
mit der mit Trägerplättchen abgewandten Oberfläche in den Halbleiterkörper einlegiert
wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Trägerplättchen verwendet wird, welches
mit Aktivatoren des gleichen im Legierungsmaterial enthaltenden Typs hochdotiert
ist, und daß das Legierungsmaterial vor dem Legieren derart auf das Trägerplättchen
aufgebracht wird, daß das in die Oberfläche des Halbleiterkörpers einzulegierende
Legierungsmaterial kein Halbleitermaterial enthält.
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Es ist bereits ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
mit einlegierten Elektroden unter Verwendung eines mit Halbleitermaterial gesättigten
Legierungsmaterials bekanntgeworden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst
das Legierungsmaterial auf ein Trägerplättchen aus dem Halbleitermaterial des Halbleiterbasiskörpers
aufgeschmolzen
und auf eine erhöhte Temperatur, bei der später noch keine Benutzung des Halbleiterbasiskörpers
erfolgen soll, gebracht und gehalten wird, bis es bei dieser Temperatur mit dem
Halbleitermaterial gesättigt ist. Das Legierungsmaterial auf dem Trägerplättchen
wird dann bei diesem bekannten Verfahren möglichst schnell, mindestens innerhalb
einer Minute, abgekühlt und vollständig zum Erstarren gebracht. Das schließlich
erstarrte Legierungsmaterial wird dann auf den Halbleiterbasiskörper aufgelegt und
auf die Legierungstemperatur erhitzt.
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Mit diesem bekannten Verfahren kann aber das Auslaufen der Legierungspille
nicht vermieden werden; dabei wird auch kein hochdotiertes Halbleiterträgerplättchen
für die Legierungspille verwendet, und es entsteht daher auch keine niederohmige
Elektrodenzuleitung. Das Ziel dieses bekannten Verfahrens war es vielmehr, die Eindringtiefe
der Legierungsfront aus der Legierungspille in den Halbleitergrundkörper zu vermindern.
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Vorteilhaft ist es, das Halbleiterträgerplättchen bis in die Entartung
zu dotieren, da dann metallische Leitfähigkeit erreicht wird und der unerwünschte
Zuleitungswiderstand also auf ein Minimum gedrückt werden kann.
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Zweckmäßig werden dem Halbleiterträgerplättchen vor oder nach dem
Aufbringen des Legierungsmaterials die Abmessungen des später gewünschten Legierungs-
oder Diffusionskontaktes gegeben. Wird nun auf einer Seite dieses Trägerplättchens
das Legierungsmaterial mit einer Dicke von nur 1 bis 2 w aufgetragen, so kann entsprechend
dieser dünnen Schicht das Legierungsmaterial beim Legierungs-bzw. Diffusionsprozeß
nicht auslaufen; die sich bildende Elektrode wird also nur die Fläche überdecken,
die durch die Formgebung des Halbleiterträgerplättchens vorgegeben wurde.
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Im folgenden soll nun mit Hilfe eines Ausführungsbeispielen an Hand
der Figur die Erfindung näher erläutert werden.
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Auf einem n-leitenden Halbleitergrundkörper soll ein sperrender p-Kontakt
auflegiert werden, dem ein bestimmter Durchmesser vorgegeben ist. Man nimmt nun
gemäß dem Verfahren nach der Erfindung einen beispielsweise bis in die Entartung
p-leitenden, beispielsweise mit Gallium dotierten Germaniumkristall und schneidet
aus ihm eine Trägerplatte heraus, deren Fläche der Größe des zu legierenden Kontaktes
entspricht. Auf eine ebene Fläche, die diese Trägerplatte mindestens aufweisen soll,
wird dann eine dünne Indiumschicht von etwa 1 bis 2 g Dicke aufgetragen. Dieses
so vorbereitete Trägerplättchen wird nun mit der Indiumschichtseite auf den n-leitenden
Halbleitergrundkörper, der beispielsweise zur Herstellung einer Tunneldiode auch
bis in die Entartung dotiert sein kann, gesetzt und erhitzt. Bei einer Temperatur
zwischen 200 und 600° C beginnt das geschmolzene Indium einen kleinen Teil des n-leitenden
Halbleitergrundkörpers und des Halbleiterträgerplättchens zu lösen und in der flüssigen
Phase metallisch miteinander zu verbinden. Das Anlösen des Halbleitergrundkörpers
ist entsprechend der nur 1 oder 2 w dicken Indiumschicht sehr gering, wodurch sich
eine sehr geringe Eindringtiefe und ein äußerst geringes Auslaufen des Legierungsmaterials
ergibt. Wird jetzt langsam abgekühlt, so bildet sich eine Rekristallisationszone,
die durch den starken Gehalt an Gallium des bis in die Entartung dotierten Halbleiterträgerplättchens
stark p-leitend wird. Dadurch läßt sich der hohe Zuleitungswiderstand des Halbleiterkontaktes
vermeiden. Durch Thermokompression kann dann beispielsweise auf diesem Kontakt ein
Zuleitungsdraht befestigt werden.
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In der Figur ist eine Halbleiteranordnung vor dem eigentlichen Legierungsprozeß
dargestellt, die aus einem Grundkörper 1, einem Halbleiterträgerplättchen
2 und der dazwischenliegenden Legierungsschicht 3 aus Indium besteht.
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Soll nun gemäß dem Verfahren nach der Erfindung auf einem Halbleitergrundkörper
ein Legierungs-Diffusions-Kontakt hergestellt werden, so verwendet man ein Halbleiterträgerplättchen,
das neben seiner Dotierung, beispielsweise bis zur Entartung, mit einem Störstellenmaterial
von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine weitere Dotierung mit einem Störstellenmaterial
von einem zweiten Leitfähigkeitstyp enthält.
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Selbstverständlich kann das Halbleiterträgerplättchen auch zur Bildung
der Kollektorzone verwendet werden. Der Grundkörper bildet dann die Emitterzone,
in welche eine Basiszwischenzone eindiffundiert wird.