DE1031893B - Verfahren zur aeusseren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere fuer Gleichrichter- und Verstaerkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium - Google Patents

Verfahren zur aeusseren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere fuer Gleichrichter- und Verstaerkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium

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DE1031893B DES29621A DES0029621A DE1031893B DE 1031893 B DE1031893 B DE 1031893B DE S29621 A DES29621 A DE S29621A DE S0029621 A DES0029621 A DE S0029621A DE 1031893 B DE1031893 B DE 1031893B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur äußeren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere für Gleichrichter- und Verstärkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einmaligem Wechsel des Leitungstyps des Halbleiterkörpers durch elektrolytisches Ätzen unter Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften der Halbleiteranordnung.
Derartige Halbleiteranordnungen bestehen vorzugsweise aus einem Stück stabförmigen massiven Halbleitermaterials, das in verschiedenen Abschnitten verschiedenen Leitungscharakter aufweist. Als praktisches Beispiel sei an dieser Stelle der Germaniumtransistor mit defektelektronenleitender Mittelzone und elektronenleitenden Randzonen genannt.
Bei derartigen Einrichtungen ist es oft erforderlich, eine bestimmte Formgebung zu erzielen, die für die weitere Verarbeitung zweckmäßig oder zur Herstellung bestimmter elektrischer Eigenschaften notwendig ist.
So ist es z. B. Aufgabe der Erfindung, die Schwierigkeiten zu überwinden, die auftreten, wenn bei einem Halbleiterkörper mit Schichten entgegengesetzten Leitungstyps, insbesondere bei Halbleiterschichtkristallen vom p-n-p- und n-p-n-Typ, ein elektrischer Anschluß mit der mittleren Zone verbunden werden soll. Da diese Zone meist sehr schmal ist, bereitet es Schwierigkeiten, an diese Zone eine Elektrode anzulöten, ohne daß die Elektrode auch mit den anderen Halbleiterschichten in Kontakt kommt. Diese Schwierigkeiten können überwunden werden, wenn der Halbleiterkörper so geformt wird, daß die Mittelzone gegenüber den anderen Zonen hervortritt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits vorgeschlagen, bei Halbleiteranordnungen der obigen Art, die in ihrem inneren Aufbau gewisse Gleichrichtereigenschaften aufweisen, welche z. B. durch Grenzflächen verschiedener Leitungsgebiete gebildet werden, die Gleichrichtereigenschaften zu der gewünschten Oberflächengestaltung auszunutzen.
Gemäß dem älteren Verfahren soll die äußere unterschiedliche Formgebung der Zonen einer Halbleiteranordnung durch das an sich zur Veränderung der Oberflächenform eines Halbleiterkristalls bekannte elektrolytische Ätzen unter Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften der Halbleiteranordnung bewirkt werden. Bei diesem Verfahren ist es aber erforderlich, zwei Elektroden an die Mittelzone des Halbleiterkörpers anzuschließen, bevor das Ätzverfahren beginnen kann. Dabei sieht man sich aber den gleichen Schwierigkeiten gegenüber, die durch Anwendung der Erfindung gerade vermieden werden sollen.
Gemäß der Erfindung, die bei der Lösung dieser
Verfahren zur äußeren Formgebung
von Halbleiteranordnungen,
insbesondere für Gleichrichterund Verstärkerzwecke mit Halbleitern
aus Germanium oder Silizium
Anmelder:
Standard Elektrik Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42
Dr. rer. nat. Dietrich Geist, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden
Aufgabe ebenfalls die Gleichrichtereigenschaften einer Halbleiteranordnung bei einer elektrolytischen Ätzung verwendet, werden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß der in die Ätzlösung eingetauchte Halbleiterkörper derart mit einem Pol einer Stromquelle verbunden und der andere Pol der Stromquelle an eine in die Ätzlösung tauchende zusätzliche Elektrode angeschlossen wird, daß nur Teile des Halbleiterkörpers vom einen Leitungstyp abgetragen werden.
Besonders vorteilhaft ist gemäß der Erfindung die Anwendung einer ringförmigen Elektrode als zusätzliche Elektrode, die den Halbleiterkörper umgibt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wirkt sich, insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn es gilt, für die Kontaktierung des Halbleiters, insbesondere seiner einzelnen Zonen, ein günstiges Profil zu erreichen, da nach dem bisherigen Stand der Technik gerade in dieser Hinsicht besondere Schwierigkeiten vorliegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 a und 1 b einen Halbleiterstab in der bisher bekannten Form in Ansicht und im Schnitt,
Fig. 2 das Verfahren gemäß der Erfindung in schematisoher Darstellung und
Fig. 3 und 4 ein durch dieses Verfahren erzielbares Profil bzw. äußere Form, die für die Kontaktnahme besonders vorteilhaft ist.
Eine bekannte Halbleiteranordnung ist der Flächentransistor, der bekanntlich aus einem stabförmigen
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massiven, insbesondere auch einkristallinen Halbleiterstück, vorzugsweise aus Germanium oder Silizium, besteht und der in den Zonen Z1 und Z3 einen anderen Leitungstyp als in der Mittelzone Z2 besitzt. Weist also die Mittelzone Z2 Defektelektronenleitung auf, so müssen die Randzonen Z1 und Z3 Elektronenleitung zeigen und umgekehrt. Sofern noch die spezifischen Leitfähigkeiten der drei Zonen geeignete Werte besitzen, vermag die Anordnung als Gleichrichter oder als Verstärker zu arbeiten.
Damit nun eine derartige Halbleiteranordnung in die vorgesehene Schaltung eingefügt werden kann, müssen die drei Zonen mit mechanisch sicheren Stromzuführungen S1, S2 und Ss versehen werden, die einen einwandfreien elektrischen Kontakt ergeben, der nur einen möglichst geringen ohmschen Widerstand aufweisen darf. Es ist nun ohne weiteres einleuchtend, daß die Kontaktierung der Randzonen Z1 und Z3 keine Schwierigkeiten bereitet, im Gegensatz zur Mittelzone Z2, die wegen, ihrer geringen Stärke von etwa Vio mm oder weniger keine Fläche zur Anbringung eines Kontaktes bietet. Demnach besteht beim Anbringen eines Kontaktes an dieser Mittelzone stets die Gefahr, daß dieser auch die Zonen Z1 und Z3 erfaßt und daß dadurch die gesamte Anordnung unbrauchbar wird.
Hier setzt nun die Erfindung an, die auf der Überlegung beruht, daß die Flächen .F12 und F23 zwischen den Zonen Z1 und Z2 bzw. Z2 und Z3 bei den oben, besprochenen Halbleiteranordnungen ausgezeichnete Gleichritihtereigenschaften aufweisen. Besitzen beispielsweise die Mittelzone Defektelektronenleitung und die Randzonen Elektronenleitung, so· liegt bei der Fläche F12 Polung in Sperrichtung vor, wenn die Zone Z1 an die positive Klemme und die Zone Z2 an die negative Klemme einer Spannungsquelle angeschlossen wird; analog ist F23 in Sperrichtung gepolt, wenn die Zone Z2 negativ und die Zone Z3 positiv gepolt wird. Dieser Befund ist die Grundlage für das Verfahren gemäß der Erfindung, das in der Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Es handelt sich um einen Germaniumstab mit den elektronenleitenden Zonen Z1 und Z3 und der defektelektronenleitenden Mittelzone Z2. Dieser Stab wird nun. so weit in ein Ätzbad B für anodische Ätzung, z. B. aus Glykolester, eingetaucht, daß nur ein Teil der Zone über dem Flüssigkeitsspiegel Sp hinausragt. Dieses Ende wird mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbunden, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die z. B. ringförmige Kathode K befindet sich an geeigneter Stelle des Ätzbades. Es fließt nun ein Strom vom positiven Pol der Spannungquelle durch die Zone Z1 an den durch Pfeile bezeichneten Stellen in den Elektrolyten B zur Kathode K, so daß eine Abtragung des Halbleitermaterials an den durch die Pfeile gekennzeichneten Stellen erfolgt. Eine Abtragung der Zone Z2 ist dagegen nicht möglich, da hierfür der Strom von der Zone Z1 zunächst in die Zone Z2 und erst von dort in den Elektrolyten fließen müßte. Die Grenzfläche zwischen den Zonen Z1 und Z2 ist aber, wie oben vorausgesetzt, in Sperrichtung gepolt, so daß der Stromfluß auf dem angegebenen Weg derart gering ist, daß keine irgendwie bedeutsame Abtragung der Mittelzone Z2 stattfinden kann.
Läßt man also das Verfahren gemäß der Erfindung in der angegebenen Weise eine Zeitlang laufen, so erhält man einen Halbleiter von dem in Fig. 3 dargestellten Profil. Kehrt man nach beendetem Verfahren den Halbleiterstab um, so kann man die Zone Z3 in derselben Weise wie die Zone Z1 bearbeiten, wodurch die in Fig. 4 dargestellte äußere Form erhalten wird.
Im Sinne der Erfindung liegt es auch, den Halbleiterstab vollständig in das Ätzbad B einzutauchen, so. daß die Zonen Z1 und Z3, die dann gemeinsam an den +-Pol der Spannungsquelle anzuschließen sind, abgetragen werden.
Besonders hervorzuheben ist, daß diejenige Zone (im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Zone Z2), in die der Strom infolge von Sperreigenschaften der dazwischenliegenden Grenzfläche nicht eindringt, stets mit scharfem Profil erscheint, das in keiner Weise vom verwendeten Elektrolyten abhängt. Die Form dieses Profils wird vielmehr allein durch· die elektrischen Eigenschaften des schmalen Bereichs bestimmt, in dem der Wechsel dtes Leitungscharakters zwischen den Zonen stattfindet.
Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern ist unter anderem auch bei anderen Halbleitermaterialien, auch bei anderer Reihenfolge der Zonen verschiedenen Leitungstyps anwendbar, wenn die entsprechenden Ätzbäder verwendet und die elektrischen Verbindungen in der richtigen Polung hergestellt werden. Auch ist die Erfindung nicht nur auf den Zweck einer leichtem Kontaktanbringung beschränkt, sondern auch für andere Aufgaben der Formgebung gedacht, die bei Halbleiteranordnungen auftreten können.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur äußeren Formgebung von Halbleiteranordnungen, insbesondere für Gleichrichter- und Verstärkerzwecke mit Halbleitern aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einmaligem Wechsel des Leitf ähigkeitstyps des Halbleiterkörpers durch elektrolytisches Ätzen unter Ausnutzung der gleichrichtenden Eigenschaften der Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Ätzlösung eingetauchte Halbleiterkörper derart mit einem Pol einer Stromquelle verbunden und der andere Pol der Stromquelle an eine in die Ätzlösung tauchende zusätzliche Elektrode angeschlossen wird, daß nur Teile des Halbleiterkörpers vom einen Leitfähigkeitstyp abgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Elektrode eine ringförmige Elektrode verwendet wird, die den Halbleiterkörper umgibt.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 823 763; schweizerische Patentschrift Nr. 263 779; USA.-Patentschriften Nr. 2 502 479, 2 560 594, 2 600500.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 809'530/320 6.58
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