DE1276607B - Verfahren zum stellenweisen Eindiffundieren von Zink und Cadmium in einen Halbleiterkoerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-17/34

Nummer: 1276 607

Aktenzeichen: P 12 76 607.3-43 (R 46186)

Anmeldetag: 23. März 1965

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stellenweisen Eindiffundieren von Zink und Cadmium in einen Halbleiterkörper aus einer III-V-Verbindung, wobei der Körper an den Stellen, die von Zink bzw. Cadmium frei bleiben sollen, mit einer Oxydschicht überzogen und dann mit Zink- bzw. Cadmiumdämpfen behandelt wird.

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 080 697), zum stellenweisen Eindiffundieren von Dotierstoffen in einen Halbleiterkörper diesen in den Bereichen, die nicht dotiert werden sollen, mit einer Oxydschicht zu überziehen und ihn dann mit den Dämpfen der Dotierstoffe zu behandeln. Während solche Oxydschichten, beispielsweise aus Siliciumoxyd, den von ihnen bedeckten Halbleiterkörper gegen das Eindiffundieren von solchen Dotierstoffen, wie Bor, Arsen und Phosphor, wirksam schützen, dringen die Dämpfe des Zinks und des Cadmiums, die bekanntermaßen als Dotierstoffe speziell für III-V-HaIbleiterverbindungen verwendet werden, durch die maskierenden Oxydschichten hindurch, so daß diese Schichten diesen Stoffen gegenüber den beabsichtigten Zweck nicht erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die abdeckenden Oxydschichten so auszubilden, daß sie als einwandfreie Schutzmaske gegen das Eindiffundieren von Zink und Cadmium in III-V-Verbindungen wirken.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Oxydschicht Phosphor enthält. Das Phosphor wirkt dabei als Diffusionsinhibitor, der das Eindiffundieren des Zinks bzw. Cadmiums in die III-V-Halbleiterverbindung, also ein Nitrid, Phosphid, Arsenid oder Antimonid des Bors, Aluminiums, Galliums oder Indiums, verhindert.

Die Oxydschicht besteht vorzugsweise aus Siliciummonoxyd oder Siliciumdioxyd, obwohl man an sich auch Magnesiumoxyd, Titanoxyd oder Aluminiumoxyd verwenden kann. Für die Herstellung der Oxydschicht kann man sich irgendeiner bekannten Methode bedienen. Ein geeignetes Verfahren zum Aufbringen eines Siliciumoxydbelages auf den Halbleiter besteht darin, daß man letzteren in Dämpfen einer organischen Siloxanverbindung auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiters, jedoch oberhalb der Zersetzungstemperatur der Siloxanverbindung erhitzt. Dabei entsteht auf der Oberfläche des Halbleiters ein anhaftender, inerter Belag aus Siliciumoxyden. In diesem Fall ist das erfindungsgemäß in die Oxydschicht einzubauende Phosphor zusammen mit der Siloxanverbindung Verfahren zum stellenweisen Eindiffundieren von Zink und Cadmium in einen Halbleiterkörper

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,

Patentanwälte, 8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Joseph Hurlong Scott jun., Newark, N. J.;

George William McIver,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. März 1964 (353 957)

ebenfalls in Dampfform im Gasstrom enthalten, so daß beide Stoffe sich gemeinsam in der Schicht niederschlagen.

Zum Beispiel wird ein Scheibchen aus Galliumarsenid vom η-Typ in einen auf 750° C geheizten Ofen eingebracht. Ein Gasstrom aus Stickstoff als Trägergas, Äthylorthosilikat als Siloxanverbindung und einem Diffusionsinhibitor in Form einer Phosphorverbindung, beispielsweise Trimethylphosphat, wird in den Ofen eingeführt und über das Galliumarsenid geleitet. Der Gasstrom wird erzeugt, indem man das Trägergas durch ein flüssiges Gemisch aus der Siloxanverbindung und dem Diffusionsinhibitor leitet. Die Mengenanteile des Inhibitors und der Siloxanverbindung können verschieden gewählt werden, um unterschiedliche Konzentrationen des Inhibitors in der anschließend gebildeten Siliciumoxydmaske zu erhalten. Geeignet ist ein Mengenverhältnis von 8 Volumteilen Äthylorthosilikat zu 2 Volumteilen Trimethylphosphat.

Bei der Ofentemperatur werden die Siloxanverbindung und die Phosphorverbindung zersetzt. Es wird daher auf der frei liegenden Fläche des Halbleiterscheibchens ein phosphorhaltiger Siliciumoxydbelag niedergeschlagen.

Ein bestimmter Teil des so gebildeten Belages wird anschließend entfernt, z. B. dadurch, daß man diesen

809 599/520

Teil des Belages wegschleift. Dadurch wird der gewünschte Teil der Scheibchenoberfläche freigelegt. Der restliche Teil der Scheibchenoberfläche ist durch eine Maskierschicht in Form des phosphorhaltigen Siliciumoxydbelages abgedeckt.

Anschließend wird das Scheibchen in Zinkdämpfen erhitzt. Die genaue Zeitdauer und Temperatur dieses Erhitzungsvorganges hängen von der gewünschten Tiefe, bis zu der eindiffundiert werden soll, ab. Zweckmäßigerweise erhitzt man das Scheibchen in den Zinkdämpfen ungefähr 1 bis 3 Stunden lang auf eine Temperatur von ungefähr 700° bis ungefähr 900⁰C. Dadurch wird das Zink in den unmittelbar an den frei liegenden Teil der Scheibchenfläche angrenzenden Teil des Scheibchens eindiffundiert. Durch die phosphorhaltige Siliciumoxydschicht diffundiert praktisch kein Zink hindurch. Derjenige Teil des Halbleiterkörpers, in den das Zink eindiffundiert ist, wird in den p-Leitungstyp übergeführt, wobei an der Grenzfläche zwischen dem zinkdiffundierten p-Gebiet des Scheibchens und dem n-Hauptteil des Scheibchens eine gleichrichtende Sperrschicht oder ein pn-übergang gebildet wird.

Der Maskierbelag kann anschließend, beispielsweise durch Läppen oder durch Behandeln des Scheibchens in einer Fluorwasserstoffsäurelösung, entfernt werden. Das zinkdiffundierte p-Gebiet kann mit einem elektrischen Anschlußdraht kontaktiert werden. Ein weiterer Anschlußdraht kann auf der gegenüberliegenden Scheibchenseite gleichachsig mit dem ersten Anschlußdraht angebracht werden, so daß eine Galliumarseniddiode vom Diffusionstyp entsteht.

Die Zinkatome dürften beim Eindiffundieren in die Maskierschicht mit dem Diffusionsinhibitor (d. h. den Phosphoratomen) unter Bildung einer Verbindung (im vorliegenden Falle wahrscheinhch Zinkphosphid) reagieren und auf diese Weise immobilisiert, d. h. bewegungsunfähig gemacht und an die Maskierschicht gebunden werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum stellenweisen Eindiffundieren von Zink und Cadmium in einen Halbleiterkörper aus einer III-V-Verbindung, wobei der Körper an den Stellen, die von Zink bzw. Cadmium frei bleiben sollen, mit einer Oxydschicht überzogen und dann mit Zink- bzw. Cadmiumdämpfen behandelt wird, dadurchgekennzeichnet, daß eine Oxydschicht verwendet wird, die Phosphor enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxydschicht verwendet wird, die aus Siliciummonoxyd oder Siliciumdioxyd besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 080 697;
Zeitschrift für Elektrochemie, 58 (1954) 5,

S. 300 und 301;

Willardson-Goering, »Preparation of

Ill-V-Compounds«, 1962, S. 347 bis 360.

809 599/520 8.68 ® Bundesdruckerei Berlin