DE1444501A1 - Elektrische Halbleitervorrichtung mit pn-UEbergang - Google Patents

Elektrische Halbleitervorrichtung mit pn-UEbergang

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DE1444501A1 DE19631444501 DE1444501A DE1444501A1 DE 1444501 A1 DE1444501 A1 DE 1444501A1 DE 19631444501 DE19631444501 DE 19631444501 DE 1444501 A DE1444501 A DE 1444501A DE 1444501 A1 DE1444501 A1 DE 1444501A1
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Description

Dipl.-Ing» Heins Claessen Patentanwalt
Stuttgart - W ...-j
Kotebühlstraße 70 ., - 1444501
ISE/Reg. 2746
International Standard Electric Corporation» lew York
"Elektrische Halbleitervorrichtung mit pn-übergang.1*
Sie Erfindung besieht sieh auf die Herstellung von elektrischen Halbleiterrorrichtungen mit pn-übergang·
Ss ist bereits bekannt, daß die meisten Halbleiter-pn-Übergänge, ; wenn an sie eine Spannung in Sperriohtung gelegt wird, einen größe- * ren Strom durchlassen als das theoretische Minimum für einen idealen Übergang. Der theoretische Sperrstrom ist der Strom» der auf der thermischen Erzeugung τοη Trägern beruht» die τοη Sentren ausgehen, welche im Raumladungegebiet angeordnet sind und ungefähr eine Diffusionslänge über die Srense der Baumladungszone hinaus. Der Strom ist einerseits unabhängig τοη der Spannung oder er steigt mit der Spannung an als eine Bruchpotsnss derselben· Der Überschüssige Strom kann um Tiele Größenordnungen das theoretische Minimum überschreiten und kann au einem Torseitigen Durchschlag der Vorrichtung führen, bsTor die QTanie der Sperrspannung erreicht ist, für welche die Vorrichtung konstruiert ist· Unter dieser Grenz© wird die Spannung Ter stand en, bei übt eine Trägerrerrielfachung ein Verhältnis awi- έ sehen Strom und Spannung erzeugt, welches definiert ist durch dl/dT * ο«-.
Bei der Herstellung τοη Vorrichtungen mit pn-übergang wird der Halbleiter üblicherweise einige Minuten lang auf eine Temperatur in dem Bereich τοη 600 - 1300° 0 erhitzt· In diesem Temperaturbereich ist die Diffusiensrate einiger Störstoffe so hooh, daß Störstoffe, welche an der Oberfläche in den Halbleiter eintreten» über die ganze Dicke den Halbleiters Terteilt werden. Beispielsweise wird bei der Herstellung Ton diffundierten Silisium-pn-Übergängen eine Temperatur
)lr./e. - 15.7.1963 - 2 -
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ISB/Eteg. 2746
in der Größenordnung von 1200° C während etwa 10 Stunden angewendet. Die Diffusionskonstante mancher nicht den Leitungstyp mender Störstofft» das sind Elemente, die zu einer anderen Gruppe als der III. und T· Gruppe des Periodischen Systems gehören, beispielsweise Qu, Ag, Au, Fe und Ii, ist genügend groß ( so daß unter diesen Bedingungen die oben erwähnte Verteilung über den ganzen Halbleiterkörper erfolgt» Die in den Halbleiter eindringenden Störstoffe können τοη verschiedenen Stellen ausgehen. Sie können z. B. ursprünglich auf der Oberfläche vorhanden gewesen sein, sie können aus &ητ Atmosphäre, in welcher die Diffusion statt findet, in den Halbleiter gelangen oder sie können von den Ofenwänden oder τοη den Heiselementen herrühren. Wenn der Halbleiter danach abgekühlt wird, bleiben die Störstoffe in vielen Fällen über den ganzen Halbleiterkörper verteilt, Ihre Anwesenheit in der Nähe eines pn-Überganges ist wahrscheinlich für den höheren Sperrstrom manchen Überganges verantwortlich*
Der Erfindung liegt die Aufgab© zugrunde, die Größe des Sperrstromes zu verringern.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit mindestens einem pn-übergang vorgeschlagen, bei dem eine Störung in den Atomen des Kristallgitters des Halbleitermaterials erzeugt wird und zwar in einer begrenzten Zone, die nicht mit der Zone cus vorhandenen oder zu bildenden pn-Überganges zusammenfällt und die Vorrichtung auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Diffusionslänge von schnell diffundierenden, nicht den Leitungstyp bestimmenden Störstoffen vergleichbar wird mit dem Abstand der Zone des pn-Überganges von der Zone der Gitter störung. Danach wird die Vorrichtung in definierter Weise abgekühlt« Di« Zone der Gitterstörung wird vor der Abkühlung bzw· vor der Erhitzung erzeugt.
Vermutlich werden dadurch die obengenannten Störstoffe aus der Sähe des pn-Überganges entfernt und in der gs&iörten Zone konzentriert. Die Erfindung ist aber keineswegs an dies« Erklärung der Wirkungsweise
QRlQINAt
-3 -
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Bine Ausführungsform der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher beschrieben werden, in welcher ein Schnitt durch eine Halblei terrorr ich tung dargestellt ist.
In eine polierte Scheibe 1 aus Silicium rom η-Typ mit einer Dicke Ton etwa 0,25 im wird Gallium eindiffundiert, um den pn-übergang 2 zu erzeugen, der etwa 0,05 am unterhalb der Oberfläche 3 liegt* Die Scheibe wird dari an der Oberfläche 3 leicht abgeschliffen unter ▼•rwendung einer wässrigen Aufschlämmung τοη Aluminiumoxid, das ein Sieb mit 600 Maschen auf ein Zoll passiert, als Schleifmittel. Dieses ist auf eine Glasplatte aufgebracht« Dadurch werden Kristallgitteratörungen im Halbleitermaterial in der begrenzten Zone 4 erzeugt, die nickt mit der Zone 2 des pn-Überganges zusammenfällt. Die Dicke der gestörten Zone 4 hat die Größenordnung τοη etwa 0,005 mm. Naoh&e» mit deionisiertem Wasser gewaschen wurde, wird die Scheibe in einem geeigneten Ofen in Sauerstoff auf 1100° C erhitzt. Hierdurch wird die Scheibe auf eine Temperatur gebracht, welche über der Temperatur liegt, bei der die Diffusionskonstante D der schnell diffundierenden und nicht den Leitungstyp bestimmenden Störstoffe genügend groS wird, so daß der Wert der Diffusionslänge L = ifiT , worin t · in der G-röSenordnung τοη 100 Sekunden liegt und vergleichbar wird mit dem Abstand des pn-Überganges 2 τοη der gestörten Zone 4.
Die Scheibe wird dann in definierter Weise abgekühlt und Bwar um nicht mehr als etwa 100° C pro Minute, im Tor stehenden Beispiel um etwa 20° C pro Minute. Die Geschwindigkeit der Abkühlung wird je nach dem verwendeten Halbleitermaterial gewählt*
Der Rückstrom wird τοη 15 uA/om bei 120 T Tor der Behandlung auf ty
20 /uA/om bei 500 Y nach der Behandlung vermindert.
An der Oberfläche der gestörten Zone 4 werden in bekannter Weise Ohmsehe Elektroden angebracht. Die Aufrauhung der Oberfläche bewirkt ein besseres Haften des Lotes bei der Herstellung der Verbindung.
Das Terfahren gemäß der Erfindung ist nicht auf die obengenannten Einzelheiten beschränkt. Die Halbleitervorrichtung aus irgendeinen
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- 4 - ■'■-. ■■■■. -
ISE/Seg. 2746
Halbleitermaterial kann einan pn-übergang .ede? mehrere· Übergänge ent halten, di't beispielsweise duroh Diffusion» während de» Kxistallsiehens oder epitaxial erzeugt sein feunaea· Di® gestörte 2one de® Halbleiters kann auf einen feil der Oberfläche des Halbleiterkörpern "beschränkt sein und kann nach ;f®4er bekannten ^β&β«; erzeugt werden·
Die gestört« Eon® kann an einer anderen Stelle al® bei 5 liegen, bei spielsweise ~ an der unteren Flache des Silisiu&plättcheaa 1 το® n-Syp In diesem letzteren falle miaS ,jedoeh die Temperatur «ntspreehend dem größeren Abstand τοπ dem pn-übergang gewählt
Die gestört© iSons kann beispielsweise auch durch Erhitzen w&ä rasohe Abkühlung in ©inem begrenaten Oberfläöh@ab©r@i®li erseugt werden, indem ein energiereleher Strahl rom, teilchen oder ®im©r elektromagnetischen Strahlung die in frage stehende Flash® iibtrstreieate Si® gestörte Zone kann b©i irgendeinem Verfahrene schritt aus? Herstelltang
der Vorriohtung erzeugt werden«
Anlagen;
§ Patentansprtiöh® 1 Bl.

Claims (5)

Patentansprüche t 14 44501
1.) Verfahren aur Hereteilung τοη elektrischen Halbleitervorrichtungen mit einem Halbleiterkörper mit mindestens einem pn-übergang* dadurch gekennzeichnet, daß in einem begrenzten Seil des Halbleiterkörper eine Zone mit Kristallgitterstörung»» erzeugt wird, dl< nicht mit der Zone des vorhandenen oder su erzeugenden pn-übergang· a zusammenfällt, daß die Vorrichtung auf eine Temperatur erhitzt wird» bei der die Diffusionslänge der schnell diffundierenden und nicht den Leitungstyp bestimmenden Störstoffe etwa dem Abstand der Zena des pn-Überganges τοη der gestörten Zone entspricht und daß danach die Vorrichtung in definierter Weise abgekühlt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gestörte Zone an der Oberfläche des Halbleiterkörpers erzeugt wird·
3.) Verfahren nach Anspruch t und 2» dadurch gekennzeichnet» daß die gestörte Zone durch mechanisches Abtragen» z, B. Abschleifen, des Halbleitermaterial erzeugt wird.
4.) Verfahren naeh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gestörte Zone durch Einwirkung eines energierei&hen Strahls τοη Teilchen oder elektromagnetischer Strahlung erzeugt wird.
5.) Verfahren nach einem oder mehreren der AnspruOhe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der gestörten Zq&q eine ohmsche Elektrode angebracht wird·
(Dr.Be.)?r./s. -
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