DE1141386B

DE1141386B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1141386B
Application number: DES73673A
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Dosse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-04-26
Filing date: 1961-04-26
Publication date: 1962-12-20

Description

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung Die Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleiteranordnungen, z. B. von Dioden, Transistoren, Mehrschichtdioden od. dgl., mit wenigstens zwei Zonen unterschiedlichen Leitungstyps und den zugehögen Zuleitungselektroden.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß Halbleiteranordnungen in erster Linie an den Stellen, an denen die Übergänge zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstyps an die Oberfläche treten, durch die Vielzahl der an den Halbleiteroberflächen auftretenden unerwünschten Effekte in schädlicher Weise beeinflußt werden. Um diese Effekte auszuschließen und damit stabile Bauelemente zu schaffen, sieht die Erfindung vor, daß eine erste metallische Zuleitungselektrode an einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps angebracht und ein Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers und der ersten metallischen Zuleitungselektrode mit einer ersten zusammenhängenden Isolierschicht bedeckt wird, daß zumindest auf einem Teil des Halbleiterkörpers angrenzend an die erste Isolierschicht eine erste Halbleiterschicht mit einem vom ersten Leitungstyp abweichenden zweiten Leitungstyp epitaktisch, d. h. in gleicher Kristallorientierung wie, der Halbleiterkörper, aufgebracht wird, daß ferner ein Teil der Oberfläche dieser ersten aufgebrachten Halbleiterschicht von einer zweiten Isolierschicht derart überzogen wird, daß die Nahtstelle zwischen der ersten aufgebrachten Halbleiterschicht und der ersten Isolierschicht von der zweiten Isolierschicht überdeckt wird, und daß zumindest auf einem Teil der Oberfläche der ersten aufgebrachten Halbleiterschicht eine zweite Halbleiterschicht mit einem vom zweiten Leitungstyp abweichenden Leitungstyp epitaktisch aufgebracht wird. Dabei verläuft die Nahtstelle zwischen Halbleiterkörper 1, er-ster Isolierschicht 4 und erster Halbleitersch,icht 5 vollständig (oder wenigstens überwiegend) im Inneren des so entstandenen Körpers und kommt an keiner Stelle an die Oberfläche. Dasselbe gilt auch für die Nahtstelle zwischen der ersten Halbleiterschicht 5, der zweiten Isolierschicht 7 und der zweiten Halbleiterschicht 8.
Gemäß einer weiteren Entwicklung des Verfahrens nach der Erfindung können die epitaktisch aufzubringenden Halbleiterschichten auch die jeweils zuvor aufgebrachten Isolierschichten wenigstens teilweise überdecken, wobei die Halbleiterschichten unmittelbar mit Zuleitungselektroden versehen werden können.
Ferner kann die Halbleiterschicht sich bis unmittelbar an die jeweils zuvor aufgebrachte Isolierschicht erstrecken. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenigstens einen Teil der jeweils zu kontaktierenden Halbleiterschicht und die jeweils zuvor aufgebrachte Isolierschicht mit einem zusammenhängenden metallischen Überzug zu versehen, an dem die zugehörige Zuleitungselektrode angebracht werden kann.
Zum Schutze des letzten Übergangs zwischen Zonen unterschiedlichen Leitungstyps kann wenigstens ein Teil der zuletzt epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht mit einer zusammenhängenden Isolierschicht überzogen werden, derart, daß mindestens die Nahtstelle zwischen dieser epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht und der unmittelbar zuvor aufgebrachten Isofierschicht überdeckt wird.
Das wechselweise Aufbringen von epitaktischen Halbleiterschichten und Isolierschichten kann in analoger Weise durchgeführt werden zur Erzeugung von Halbleiterbauelementen mit mehr als drei Zonen unterschiedlichen Leitungstyps.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Als Ausgangskristall wird beispielsweise ein Quaderform besitzender n-leitender Kristall 1 verwendet, der durch entsprechendes Ätzen einen Ansatz 2 hat. An diesen Ansatz kann eine z. B. als Draht 3 ausgebildete Zuleitung, beispielsweise als Emitter, angebracht, z. B. angelötet oder anlegiert, werden. Es kann aber ebenso von einer Kugelfonn des Halbleiterkörpers ausgegangen werden. Eine für das epitaktische Aufbringen von Halbleiterschichten sehr zweckmäßige Form wird erhalten, wenn die Begrenzungsflächen des Halblei,terkörpers wenigstens teilweise die natürlichen Einkristallwachstumsflächen sind. Nach dem Anbringen des Drahtes 3 an den Ansatz 2 des Halbleiterkörpers 1, wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Ganze mit einer Isolierschicht 4 überzogen. Diese Isolierschicht kann eine Lackschicht oder eine Oxydschicht sein. Besser als eine Fremdoxydschicht ist eine Schicht aus dem Oxyd des Halbleitermaterials. Die Isollerschicht 4 wird dann bis etwa zum Beginn des Ansatzes 2 des Kristalls 1 abgeätzt, wie dies beispielsweise in Fig. -2 dargestellt worden ist; dies kann z. B. durch Tauchen in eine Ätzflüssigkeit sehr präzise durchgeführt werden. Mit Hilfe des Epitaxialaufwachsverfahrens zur Herstellung epitaktischer Schichten wird dann, wie in, Fig. 3 dargestellt, wenn das herzustellende Halbleiterbauelement ein Transistor sein soll, die im vorliegenden Fall p-leitende Basisschicht 5 aufgebracht, und zwar möglichst noch längs des durch die Isolationsschicht 4 gebildeten Schaftes. Wenn die Schicht 5 auf der Isolierschicht 4 bei den speziell verwendeten Materialien für 4 und 5 nicht aufwächst, so kann sie, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, bis zur Isolierschicht 4 geführt werden. Durch Aufdampfen einer Metallschicht 6 wird der elektrische Anschluß für die Schicht 5 vorgenommen, an dem die Zuführungselekiroden angebracht werden können. Der lediglich als Zuleitung dienende Teil der Halbleiterschicht 5, der nicht den Halbleiterkörper, sondern die Isolierschicht 4 umgibt, braucht nicht mehr einkristallin zu sein.
In entsprechender Weise werden dann Schaft und Ansatz 2 mit einer zweiten Isolierschicht 7 versehen, und es wird auf dem Halbleiterkörper eine beispielsweise n-leitende epitaktische Schicht 8 aufgebracht. Die Schicht 8 kann entweder, wie in Fig. 5 dargestellt, sich über den Halbleiterkörper und die Oxydschicht 7 erstrecken, sie kann aber auch, wie, in Fig. 6 dargestellt, nur bis zur Isolierschicht 7 geführt sein. In diesem Fall ist zum Kontaktieren das Aufbringen einer Metallschicht 9 zweckmäßig, an der die Zuführungselektrode 10 angebracht werden kann. Der Basisanschluß 11 ist an die Halbleiterschicht 5 oder an die Metallschicht 6 anzubringen. Zum Schutz der Halbleiteroberflächen kann eine weitere Isolierschicht 12 vorgesehen sein.
Die Kontakte sind relativ leicht herzustellen. Der Ernittei:kontakt ist in Form des Drahtes 3 bereits vorhanden. Der Basiskontakt kann, wie bereits oben dargestellt, als Ring auf den frei liegenden Teil der Halbleiterschicht 5 oder der Metallschicht 6 aufgebracht sein. Der Kollektorkontakt 10 kann an der Halbleiterschicht 8 bzw. der Metallschicht 9 angebracht sein. Statt dessen ist es aber auch möglich, ein Metallplättchen 13, wie in den Fig. 5 und 6 strichliert eingetragen, als Kollektorkontakt zu verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, z. B. einer Diode eines Transistors odereiner Mehrschichtdiode, mit wenigstens zwei Zonen unterschiedlichen Leitungstyps und den zugehörigen Zuleitungselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste metallische Zuleitungselektrode an einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps angebracht und ein Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers und der ersten metallischen Zuleitungsälektrode mit einer ersten zusammenhängenden Isolierschicht bedeckt wird, daß zumindest auf einem Teil des Halbleiterkörpers angrenzend an die erste Isolierschicht eine erste Halbleiterschicht mit einem vom ersten Leitungstyp abweichenden zweiten Leitungstyp epitaktisch, d. h. in gleicher Kristallorientierung wie der Halbleiterkörper, aufgebracht wird, daß ein Teil der Oberfläche dieser ersten aufgebrachten Halbleiter-schicht von einer zweiten Isolierschicht derart überzogen wird, daß die Nahtstelle zwischen der ersten aufgebrachten Halbleiterschicht und der ersten Isofierschicht von der zweiten Isolierschicht überdeckt wird, und daß zumindest auf einem Teil der Oberfläche der ersten aufgebrachten Halbleiterschicht eine zweite Halbleiterschicht mit einem vom zweiten Leitungstyp abweichenden Leitungstyp epitaktisch aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Halbleiterkörper Kugelform besitzt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Halbleiterkörper Quaderform besitzt. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsffächen des Halbleiterkörpers, wenigstens teilweise, die natürlichen Einkristallwachstumsflächen sind. 5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper einen Ansatz aufweis4 an dem die erste metallische Zuführungselektrode. angebracht wird. 6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste metallische Zuführungselektrode aus Wolf-ram oder Molybdän besteht. 7. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubringende Isolierschicht eine Lackschicht ist. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß die aufzubringende Isolierschicht eine Oxydschicht ist. 9. Verfahren nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet daß die aufzubringende Isolierschicht ein Oxyd des HalbIeitermaterials ist. 10. Verfahren nach wenigstens einem der Anspräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschichten auch die jeweils zuvor aufgebrachte Isolierschicht, wenigstens teilweise, überdecken. 11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschichten unmittelbar mit Zuleitungseflektroden versehen worden. 12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der zu kontaktierenden Halbleiterschicht und der jeweils zuvor aufgebrachten Isolierschicht mit einem zusammenhängenden metallischen überzug versehen wird, an dem die zugehörige Zuleitungselektrode angebracht wird. 13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht angrenzend an die vorher aufgebrachte Isolierschicht aufgebracht und wenigstens, ein Teil der dieser Halbleiterschicht mit einer zusammenhängenden Isolierschicht derart überzogen wird, daß mindestens die Nahtstelle zwischen dieser epitaktisch aufgebrachten Häbleiterschicht und der unmittelbar zuvor aufgebrachten Isolierschicht überdeckt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 865 160, 974 772; deutsche Auslegeschriften Nr. 1018 557, 1037 016, 1049 987, 1052 572; deutsche Patentanmeldung St 2498 VIII c / 21 g (be- kanntgemacht am 11. 2.1954).