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.Process for the production of a boron-doped region of monocrystalline
Semiconductor bodies semiconductor arrangements such as rectifiers, transistors, photodiodes
and the like mostly consist of an essentially monocrystalline base body
of germanium, silicon or an intermetallic compound of elements of the
IIl. and V. group of the periodic table on which electrodes are applied.
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.The electrodes can be applied in different ways,
for example by diffusion or alloy. In the alloying process,
usually a foil made of the dopant or a foil made of one of the dopant
containing material placed on a semiconductor wafer and subjected to a heat treatment
alloyed. A liquid alloy is formed here, from which the following
A small part of the solidify in the first recrystallizing semiconductor material
Doping material remains while the residual melt solidifies as a eutectic.
A highly doped recrystallization zone also arises in the semiconductor body
an alloyed layer of the alloy material containing some semiconductor material
contains dissolved.
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.The invention relates to a method for producing a with boron
doped area in monocrystalline semiconductor bodies, in particular made of silicon,
by alloying foils of gold containing boron. It is characterized by
the use of a foil made in such a way that gold powder and
Boron powder intimately mixed with one another, compressed under pressure and several days
long at a temperature below the melting temperature sufficient for diffusion of the boron
of the gold, preferably at about 900 ° C, are annealed, and that the resulting
The compact is then melted and then rolled out into a film.
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.It is already a method for producing an n-doped region
in bodies made of silicon, one of which is made of gold
a donor element, e.g. B. antimony, added
will.
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).It is also known to produce a p-doped region
to alloy a part made of aluminum in bodies made of semiconductor material.
This process has the disadvantage that relatively high temperatures (700 ° C)
must be applied, making the life of minority carriers stronger
is reduced than when alloying parts made of money in the semiconductor body
(400 to 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.There has therefore been no lack of effort, the favorable conditions
when alloying parts made of gold that contain the doping material
Semiconductor bodies also for manufacture. to take advantage of areas doped with boron,
because with boron because of its high solubility in silicon - the partition coefficient
is almost 1 - a high doping concentration can be achieved. Bringing in
boron by diffusion according to a known method has the disadvantage very much
high temperatures (900 to 1300 ° C) and the associated strong reduction
the lifetime of the minority carriers. Because boron did not melt together with gold
(it does not dissolve in the gold, but drifts up from the melt), became
the proposal has already been made to incorporate solid boron into the liquid gold-silicon alloy
to introduce amorphous boron in powder form into a gold foil
mechanically rolled in or finely scattered on this and then this
Gold foil is placed on the semiconductor body and the whole is heated. Here
the money forms a liquid alloy with part of the semiconductor material,
in which boron penetrates and up to the alloy front.
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.The method according to the invention now shows a way of producing boron-containing gold and using foils produced from this boron-containing gold to produce a boron-doped region in semiconductor bodies by an alloying process. If gold powder and boron powder are intimately mixed with one another, pressed together under pressure and tempered for several days at a correspondingly high temperature below the melting temperature of the gold, then boron diffuses in sufficient quantities into the adjacent gold or vice versa, so that as a result approximately a boron Gold alloy is created. The boron is no longer present in gold in (relatively) coarse, but mainly in a molecular distribution. Even with the subsequent . Melting and rolling into a film does not take place to a significant extent.
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.The procedure is therefore carried out in the following way: Gold powder
and boron powder are intimately mixed, compressed under pressure and in vacuo or
tempered under protective gas at around 900 ° C for several days and then melted.
Then the resulting gold alloy is rolled out and manufactured from it
Disks are alloyed onto the semiconductor body.
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.The method according to the invention can be useful in connection with
the processes protected in the German federal patents 1015152 and 1046198 as well as
in connection with the method described in German Auslegeschrift 1089 074
be applied.