DE1225393B

DE1225393B - Use of a gold alloy with the usual boron contents for the production of a p-doped area in a crystalline semiconductor body

Info

Publication number: DE1225393B
Application number: DES72936A
Authority: DE
Inventors: Hans Nagorsen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-03-11
Filing date: 1961-03-11
Publication date: 1966-09-22
Also published as: GB952035A; CH398801A; NL275311A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

C22cC22c

Deutsche Kl.: 40 b-5/00 German class: 40 b -5/00

S72936VI a/40bS72936VI a / 40b

11. März 1961March 11, 1961

22. September 1966September 22, 1966

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 III. und V. Gruppe des Periodischen Systems, auf dem Elektroden aufgebracht sind.Semiconductor arrangements, such as rectifiers, transistors, photodiodes and the like, mostly consist of an essentially single-crystal base body made of germanium, silicon or an intermetallic compound of elements of III. 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 Legierungsbildung. 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 Halbleitermaterial 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 various ways, for example by diffusion or alloying. In the alloying process, a foil is usually made of the dopant or a film made of a material containing the dopant on a semiconductor wafer applied and alloyed by a heat treatment. A liquid alloy is formed here which is a small part during the subsequent solidification in the first recrystallizing semiconductor material of the doping material remains, while the residual melt solidifies as a eutectic. It arises in that Semiconductor body a highly doped recrystallization zone with an alloyed layer made of the alloy material, which contains some dissolved semiconductor material.

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Goldlegierung mit üblichen Borgehalten, zu deren Herstellung eine Vorlegierung aus einem der Metalle Platin, Palladium oder Rhodium mit Bor in gelöstem Zustand mit Gold zusammengeschmolzen ist, zur Herstellung eines p-dotierten Bereiches in einem kristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus SiIizium, durch Auflegieren.The invention relates to the use of a gold alloy with conventional boron contents for the production thereof a master alloy of one of the metals platinum, palladium or rhodium with boron in solution State is melted together with gold to produce a p-doped region in one crystalline semiconductor body, in particular made of silicon, by alloying.

Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von n- bzw. p-dotierten Bereichen in Körpern aus Silizium bekanntgeworden, bei denen einem aus Gold bestehenden Teil vor dessen Verbindung mit dem Silizium n- oder p-dotierende Stoffe, z. B. Antimon, zulegiert bzw. in anderer Weise zugegeben werden. Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von Bor enthaltendem Gold bekanntgeworden, das darin besteht, daß Goldpulver und Borpulver innig miteinander gemengt, unter Druck zusammengepreßt und mehrere Tage lang bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Goldes, vorzugsweise bei etwa 900° C, getempert werden und daß der Preßling anschließend aufgeschmolzen und danach zu einer Folie ausgewalzt wird .There are already methods for producing n- or p-doped regions in bodies made of silicon became known in which a part consisting of gold before its connection with the silicon n- or p-doping substances, e.g. B. antimony, added or added in another way. It is also a process for the production of gold containing boron has already become known, which consists in that gold powder and boron powder are intimately mixed with one another, pressed together under pressure and several For days at a temperature below the melting point of the gold, preferably at about 900 ° C, and that the compact is then melted and then into a film is rolled out.

Es wurde beobachtet, daß bei diesem Verfahren gewisse Schwierigkeiten auftreten können, indem das Borpulver sich bei seiner Herstellung mit einem Häutchen aus Bornitrid überzieht, welches die Legierungsbildung bzw. Diffusion behindert. DieErfindung sucht diese Schwierigkeiten zu beseitigen, indem nicht ele-Verwendung einer Goldlegierung mit üblichen
Borgehalten zur Herstellung eines p-dotierten
Bereiches in einem kristallinen HalbleiterkörperIt has been observed that certain difficulties can arise in this process, in that the boron powder is coated with a layer of boron nitride during its production, which hampers the formation of the alloy or diffusion. The invention seeks to overcome these difficulties by not using a gold alloy with customary ele
Boron contents to produce a p-doped
Area in a crystalline semiconductor body

Anmelder:Applicant:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Hans Nagorsen, Streitberg (OFr.)Hans Nagorsen, Streitberg (OFr.)

mentares Bor in das Gold eingeführt wird, sondern indem ein bereits in einer binären Legierung auf Platin-, Palladium- oder Rhodiumbasis vorhandenes Bor dem Gold zugesetzt wird. Die Bildung der schädlichen Nitridhäute wird hierdurch sicher verhindert.mentary boron is introduced into the gold, but by adding one already in a binary alloy Platinum, palladium or rhodium-based boron is added to the gold. The formation of the harmful This reliably prevents nitride skins.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Gold-Bor-Legierung bekanntgeworden, welches darin besteht, daß das Gold zuerst mit Magnesium zusammenlegiert, dann dieser Legierung Bor zugefügt wird. Danach wird das Magnesium unter längerer Erwärmung der Legierung bei etwa 2000° C im Hochvakuum ausgedampft. Die Erfindung vermeidet diese extrem hohen Temperaturen. Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung von Gold-Bor-Legierungen bekannt, bei dem Gold mit Aluminium und Bor legiert wird. Bei der Verwendung einer Aluminium enthaltenden Goldlegierung können Schwierigkeiten auftreten, welche darauf zurückzuführen sind, daß Gold und Aluminium intermetallische Verbindungen bilden. Die Erfindung überwindet diesen Nachteil.A process for the production of gold-boron alloy has already become known, which is that the gold first alloyed together with magnesium, then boron was added to this alloy will. Thereafter, the magnesium is heated in the alloy at about 2000 ° C for a long time High vacuum evaporated. The invention avoids these extremely high temperatures. Next is a procedure known for the production of gold-boron alloys, in which gold is alloyed with aluminum and boron will. Difficulties can arise when using a gold alloy containing aluminum occur, which are due to the fact that gold and aluminum are intermetallic compounds form. The invention overcomes this disadvantage.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden borhaltigen Goldlegierung wird eine Vorlegierung aus einem der Metalle Platin, Palladium oder Rhodium mit Bor dem Gold zugesetzt. Diese Metalle sind besonders gut geeignet, da sich in ihnen Bor in bekannter Weise in der gewünschten Menge lösen läßt und da sie bei dem anschließenden Aufbringen der so hergestellten Goldlegierung auf die entsprechenden Halbleiterkörper nicht schädlich sind. Palladium ist dem Platin vorzuziehen, da es zunächst einmal einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, der durch die Zugabe von Bor noch weiterhin erniedrigt werden kann, und da es auch wesentlich billiger als Platin ist.A master alloy is used to produce the boron-containing gold alloy to be used according to the invention from one of the metals platinum, palladium or rhodium with boron added to the gold. These metals are particularly well suited since boron dissolves in them in a known manner in the desired amount leaves and since they are then applied to the corresponding gold alloy in the subsequent application of the gold alloy Semiconductor bodies are not harmful. Palladium is preferable to platinum as it is first of all has a lower melting point, which can be further lowered by the addition of boron can, and because it is also much cheaper than platinum.

609 667/338609 667/338

Beispielsweise können in einem Graphit-Tiegel 1 % Bor mit 99 % Palladium zusammengeschmolzen und von dieser Legierung 1 Gewichtsprozent dem Gold zugesetzt werden. Man kann ein Stück der Vorlegierung mit Gold zusammen aufschmelzen, bzw. man kann auch einen Teil der Vorlegierung in flüssiger Phase dem flüssigen Gold hinzufügen.For example, 1% boron can be melted together with 99% palladium in a graphite crucible and 1 percent by weight of this alloy is added to the gold. You can use a piece of the master alloy melt together with gold, or you can also use a part of the master alloy in liquid Add phase to the liquid gold.

Beispielsweise können der Goldlegierung weitere an sich bekannte Legierungsbestandteile, wie Wismut und Gallium, welche die Benetzungsf ähigkeit des GoI-des auf dem Halbleitermaterial fördern, vor der Zugabe der Vorlegierung zugesetzt werden.For example, the gold alloy can contain other alloy components known per se, such as bismuth and gallium, which promote the wettability of the gold on the semiconductor material, before the addition be added to the master alloy.

Claims

Patent claims:

1. Use of a gold alloy with usual boron contents, for the manufacture of which a Master alloy made of one of the metals platinum, palladium or rhodium with boron in solution State is melted together with gold to produce a p-doped region in one crystalline semiconductor body, in particular made of silicon, by alloying.

2. Use of an alloy of the composition specified in claim 1 and Production method, the master alloy is now melted together with gold, the Alloy components known per se, which affect the wettability of the gold on the Promote semiconductor material for the purpose mentioned in claim 1.

3. Use of an alloy of the composition specified in claim 1 and Production method, with 1 percent by weight of 99 percent by weight palladium and 1 percent by weight Boron existing master alloy is melted together with 99 percent by weight gold, for the purpose mentioned in claim 1.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1101769;
E. Raub, "Die Edelmetalle und their alloys", 1940, p. 225;

M. Hansen, "Constitution of Binary Alloys," 1958, p. 257.