DE1242192B - Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkoerpers - Google Patents

Description

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Nummer: 1242192 ., ,■

Aktenzeichen: S 67707IV c/12 g

Ahrneldetag: .;':' 24. März I960::

Äuslegetag: 15. Juni 1967

Es ist bekannt, eine pulverisierte Silicium-Bor-Legierung am Boden einer Aussparung in dem einen Teil einer Hilfsform anzuordnen, über dieser in die Aussparung reines Zinn einzupressen, dessen über den Rand der Form heraustretenden Überschuß bis in die durch den Rand der Hilfsform bestimmte Ebene abzutragen bzw. abzuschneiden, auf dieser Ebene :eirie zu dotierende Siliciumplatte innerhalb eines über den Rand des ersten HilfsformenteÜes "aufgeschobenen zweiten Hilfsformenteil festzuspannen und die Siliciüm-Bor-Legierung in einer inerten Gasatmosphäre in einem Ofen mit dem Zinn und dem Silicium:zu'legieren, wobei die Platte einen Weg von 10 Minuten bis" zum'Erreichen der heißesten Zone, ■ von 3 Minuten durch^r diese Zone hindurch, von M) Minuten für die Wiederverfestigung des Legierungsmaterials durch den anschließenden Ofenteil bis zum Austritt aus demselben zurücklegte und schließlich noch einem Abkühlungsprozeß während einer :.;■ Zeitdauer von 10 Minuten unterworfen wurde.

Bei diesem'"bekannten: Verfahren' wird also das schmelzflüssige: Material durch Schmelzen von Zinn erzeugt, welches isi'Chi Ut Kontakt mit: ,dem'ISiliciümkörper und der Borlegierung befindet.

Es ist weiterhin bekannt, eine Zinn-Silicium-Bor-Legierung aus Zinn und der Silicium-Bor-Legierung herzustellen und dann die Zinn-Silicium-Bor-Legierung entweder in Kontakt mit dem Siliciumhalbleiterkörper zu schmelzen oder getrennt zu schmelzen und dann in geschmolzenem Zustand auf den Halbleiterkörper aufzubringen.

Zinn dient in jedem Falle als Trägersubstanz.

Nach einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen von pn-Übergängen in einem Siliciumkörper wurden Bor und Aluminium als Akzeptorstörstellenstoffe gemeinsam in einer Legierung benutzt, welche ferner ein Lösungsmetall enthalten konnte, um unterstützend in der Lösung des Werkstoffes der Halbleiterplatte zu wirken, welcher an das auf die Halbleitertablette aufgebrachte Elektrodenmaterial angrenzt, wobei als Beispiel für ein solches geeignetes Lösungsmetall Wismut angegeben war. Ziel war die Schaffung einer wiederauskristallisierten, Bor und Aluminium enthaltenden Zone, wobei die Zahl der in dieser vorhandenen Boratome im wesentliehen gleich der Segregationskonstante von Bor in Silicium mal der Konzentration von Bor in der flüssigen Lösung war, wenn diese Segregationskonstante definiert ist als das Verhältnis der Konzentration von Boratomen in der festen Lösung aus Silicium und Bor, zu der Konzentration von Boratomen in der flüssigen Lösung aus Bor, Aluminium und Silicium.

Verfahren zum Dotieren eines Halbleitefkörpers

Anmelder: ..._v. ^; ·

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München;

Erlangen, Werner-yon-Siemens-Str. 50 · ■ .

Als Erfinder benannt: :.-.,. , / i

Dipl.-Ing. Udo Lob," München --

: Bei diesem Verfahren bildete also in dem aufgei brachten Elektrodenmaterial !entweder Aluriimiuffl den Trägerstoff für das Bor öder das Wismut dein Träg"erstdff für Aluminium; und Bor." ::':■ ? :' ^ : ^: Wismut und Aluminium' ebenso wie-Zinn sind aber unedle Metalle. ,Sie; ergeben: daher :bei. Durchführung eines; :sölchen_JEinlegierühgsveTfahrens:izurr'Erzeagun^cg von Dotierungsbereichen mit großflächigen Übergängen zu einem Nachbarbereich im Halbleiterkörper, insbesondere zur Erzeugung von pn-Ubergängen, Schwierigkeiten zufolge der Oxydhäute, welche sich an den Oberflächen dieser Metalle bilden und daher eine einwandfreie, gleichmäßige Benetzung der Oberfläche des Halbleiterkörpers, von welcher aus einlegiert werden soll, bei der Einleitung dieses Legierungsprozesses behindern.

Wird Zinn als Trägersubstanz benutzt, so liegt der Schmelzpunkt einer solchen Zinnlegierung außerdem derart niedrig, daß bei der Benutzung eines Verfahrens zum Herstellen von Hochleistungsflächengleichrichtern mit einem Halbleiterkörper aus Silicium die sonst an sich mit Rücksicht auf das Silicium zulässige Betriebstemperatur bereits sehr nahe der Temperatur des Schmelzbereiches der Legierung zu liegen kommt und ein solcher Gleichrichter bzw. eine solche Halbleiteranordnung mit pn-übergang dann sehr leicht thermisch gefährdet ist oder aus thermischen Gründen betriebsmäßig nicht ausgelastet werden kann.

Bei einem Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers mit Bor als Dotierungsstoff durch Einlegieren oder Einlegieren und Eindiffundieren einer ternären Borlegierung, die aus einer binären, Bor und Germanium, Silicium oder Aluminium enthaltenden Legierung und einer Trägersubstanz hergestellt wird, kann die Trägersubstanz mindestens bei den Vi .} ','C-A'i'i CStf

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für eine Einlegierung benutzten Behandlungstemperaturen keine stabilen Oxyde bilden, und es können sich daher auch keine Benetzungsschwierigkeiten ergeben, wenn erfindungsgemäß als Trägersubstanz ein Edelmetall verwendet wird.

Vorzugsweise werden Gold oder Silber als Trägersubstanz verwendet. .

Der Halbleiterkörper kann dabei aus Germanium oder Silicium bestehen und bereits eine Ausgangsdotierung vom p- oder n-Leitungstyp besitzen. Die Halbleiteranordnung kann ein Flächengleichrichter, ein Flächentransistor oder ein Halbleiterstromtor sein.

Damit ergeben sich glatte Fronten an den Grenzflächen bzw. Übergängen zwischen den verschiedenen Dotierungsbereichen des Halbleiterkörpers, insbesondere an dem pn-übergang bzw. den pn-Übergähgen im Halbleiterkörper. Außerdem sind solche Trägerstofle aus Edelmetall gegenüber Ätzmittellösungen, wie sie im Verlaufe der Fertigung von Halbleiterelementen für deren Ätzung zur Anwendung kommen, beständiger und lassen daher den sonst für vorübergehende . Abdeckungen erforderlichen Aufwand einsparen und vermeiden eine unerwünschte Verunreinigung des Ätzmittels.

Gold und Silber bilden in dem Halbleiterkörper auch keine unerwünschten Störstellen, auf keinen Fall jedoch solche, die das Halbleitermaterial entgegengesetzt zur Wirkung des Bors dotieren würden.

Gold und Silber sind schließlich Trägerstoffe, welche für die binäre Legierung aus Bor einerseits und Silicium, Germanium oder Aluminium andererseits ein gutes Lösungsmittel für die Erzeugung einer homogenen Legierung ternären Charakters liefern, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Bors in der dotierten Zone des Halbleitermaterials gewährleistet ist und ein solcher Halbleiterkörper bzw. ein solches Halbleiterelement bei seinem praktischen Einsatz dann über die gesamte Flächenausdehnung des Überganges vom bordotierten Bereich zum Nachbarbereich gleichmäßig elektrisch und damit auch thermisch belastet wird.

Aus einer solchen ternären Legierung lassen sich auch sehr leicht Folien walzen, die in entsprechenden Anteilen von gleichmäßiger Dicke auf,den entsprechenden Oberflächenteil des Halbleiterkörpers aufgebracht werden können, von welcher aus einlegiert werden soll.

Das aus der ternären Legierung bestehende Elektrodenmaterial kann auf die entsprechende Halbleiterkörperoberfläche aber auch in einer anderen als der Folienform aufgebracht werden, z. B. durch einen Metallspritzprozeß.

Gold als Trägersubstanz der binären Legierung kann z. B. bei etwa 600 bis 800° C, Silber bei etwa bis 900° C in Silicium einlegiert werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers mit Bor als Dotierungsstoff durch Einlegieren oder Einlegieren und Eindiffundieren einer ternären Borlegierung, die aus einer binären, Bor und Germanium, Silicium oder Aluminium enthaltenden Legierung und einer Trägersubstanz hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägersubstanz ein Edelmetall verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-* kennzeichnet, daß Gold oder Silber als Trägersubstanz verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ternäre Legierung verwendet wird, die aus 98,9% Gold, 1% Silicium und 0,1 %ηΒογ besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 794 674;
USA.-Patentschrift Nr. 2 829 999.

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