DE1114941B

DE1114941B - Verfahren zur Herstellung eines mit Bor dotierten Bereiches von einkristallinen Halbleiterkoerpern

Info

Publication number: DE1114941B
Application number: DES71692A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Norbert Schink
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-06-14
Filing date: 1958-06-14
Publication date: 1961-10-12
Also published as: NL300609A

Description

Verfahren zur Herstellung eines mit Bor dotierten Bereiches von einkristallinen Halbleiterkörpern Halbleiteranordnungen wie Gleichrichter, Transistoren, Fotodioden u. dgl. bestehen meistens aus einem im wesentlichen einkristallinen Grundkörper aus Germanium, Silizium oder einer intermetallischen Verbindung von Elementen der IIl. und V. Gruppe des Periodischen Systems, auf dem Elektroden aufgebracht sind.
Das Aufbringen der Elektroden kann auf verschiedene Art erfolgen, beispielsweise durch Diffusion oder Legierung. Bei dem Legierungsverfahren wird gewöhnlich eine Folie aus dem Dotierungsstoff bzw. eine Folie aus einem den Dotierungsstoff enthaltenden Material auf eine Halbleiterscheibe aufgelegt und durch eine Wärmebehandlung auflegiert. Hierbei bildet sich eine flüssige Legierung, aus der beim nachfolgenden Erstarren in dem zuerst rekristallisierenden Halbleiterstoff ein kleiner Teil des Dotierungsmaterials verbleibt, während die Restschmelze als Eutektikum erstarrt. Es entsteht in dem Halbleiterkörper eine hochdotierte Rekristallisationszone mit einer auflegierten Schicht aus dem Legierungsmaterial, die etwas Halbleitermaterial gelöst enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit Bor dotierten Bereiches in einkristallinen Halbleiterkörpern, insbesondere aus Silizium, durch Auflegieren von Folien aus Bor enthaltendem Gold. Es ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer Folie, die in der Weise hergestellt ist, daß Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepreßt und mehrere Tage lang bei einer für eine Diffusion des Bors genügenden Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes, vorzugsweise bei etwa 900° C, getempert werden, und daß der entstandene Preßling anschließend geschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt wird.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines n-dotierten Bereiches in Körpern aus Silizium bekanntgeworden, bei dem einem aus Gold bestehenden Teil vor dessen Verbindung mit dem Silizium ein Donatorelement, z. B. Antimon, zulegiert wird.
Ferner ist es bekannt, zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in Körpern aus Halbleitermaterial auf diese ein aus Aluminium bestehendes Teil aufzulegieren. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß hierbei relativ hohe Temperaturen (700° C) zur Anwendung kommen müssen, wodurch die Lebensdauer der Minoritätsträger stärker herabgesetzt wird als bei der Einlegierung von Teilen aus Geld in den Halbleiterkörper (400 bis 500° C).
Es hat deshalb nicht an Anstrengungen gefehlt, die günstigen Bedingungen beim Auflegieren von Teilen aus Gold, die das Dotierungsmaterial enthalten, auf Halbleiterkörper auch zur Herstellung. von mit Bor dotierten Bereichen auszunutzen, weil mit Bor wegen seiner hohen Löslichkeit im Silizium - der Verteilungskoeffizient ist nahezu 1 - eine hohe Dotierungskonzentration erreicht werden kann. Das Einbringen von Bor durch Diffusion gemäß einem bekannten Verfahren weist den Nachteil sehr hoher Temperaturen (900 bis 1300° C) und der damit verbundenen starken Herabsetzung der Lebensdauer der Minoritätsträger auf. Da Bor mit Gold nicht zusammengeschmolzen werden kann (es löst sich nicht im Gold, sondern treibt aus der Schmelze auf), wurde bereits der Vorschlag gemacht, festes Bor in die flüssige Gold-Silizium-Legierung in der Weise einzuführen, daß zunächst amorphes Bor in Pulverform in eine Goldfolie mechanisch eingewalzt oder fein verteilt auf diese aufgestreut wird und dann diese Goldfolie auf den Halbleiterkörper aufgelegt und das Ganze erwärmt wird. Hierbei bildet das Geld mit einem Teil des Halbleitermaterials eine flüssige Legierung, in welche Bor ein- und bis zur Legierungsfront vordringt.
Das Verfahren nach der Erfindung zeigt nun einen Weg, borhaltiges Gold zu erzeugen und mit Hilfe von aus diesem borhaltigen Gold hergestellten Folien einen mit Bor dotierten Bereich in Halbleiterkörpern durch einen Legierungsvorgang herzustellen. Werden Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepreßt und mehrere Tage lang bei einer unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes liegenden entsprechend hohen Temperatur getempert, so diffundiert Bor in genügender Menge in das angrenzende Gold bzw. umgekehrt, so daß hierdurch in etwa eine Bor-Gold-Legierung entsteht. Das Bor liegt im Gold nicht mehr in (relativ) grobstückiger, sondern in der Hauptsache in molekularer Verteilung vor. Auch beim anschließenden. Schmelzen und Auswalzen zu einer Folie findet keine Entmischung in einem' ins Gewicht fallenden Ausmaß statt.
Das Verfahren wird deshalb' in folgender Weise durchgeführt: Goldpulver und Borpulver werden innig gemengt, unter Druck zusammengepreßt und im Vakuum oder unter Schutzgas bei etwa 900° C mehrere Tage getempert und anschließend geschmolzen. Danach wird die so entstandene Goldlegierung ausgewalzt, und daraus hergestellte Scheiben werden auf den Halbleiterkörper auflegiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zweckmäßig im Zusammenhang mit den in den deutschen Bundespatenten 1015152 und 1046198 geschützten Verfahren sowie im Zusammenhang mit dem in der deutschen Auslegeschrift 1089 074 beschriebenen Verfahren angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines mit Bor dotierten Bereiches in einkristallinen Halbleiterkörpern, insbesondere aus Silizium, durch Auflegieren von Folien aus Bor enthaltendem Gold, _ gekennzeichnet . durch die Verwendung einer Folie, die in der Weise hergestellt ist, daß Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepreßt und mehrere Tage lang bei einer für eine Diffusion des Bors genügenden Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Goldes, vorzugsweise bei etwa 900° C, getempert werden, und daß der entstandene Preßling anschließend geschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling im Vakuum getempert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 840 807, 461469; österreichische Patentschriften Nr. 177 475, 187556.