DE1810447A1

DE1810447A1 - Halbleiterplaettchen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1810447A1
Application number: DE19681810447
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Miyazaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1967-11-22
Filing date: 1968-11-22
Publication date: 1969-07-10
Also published as: US3607466A; GB1206308A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Halbleiterplättchen und Verfahren zu deren Herstellung, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren, das die Herstellung außerordentlich dünner Halbleiterplättchen ermöglicht.

Bei einer festen Vidikon-Photokathode, die in der Weise hergestellt ist, daß Übergangsstellen in einem Halbleiterplättahen erzeugt worden sind, ist es erwünscht, die Dicke des die Photokathode bildenden Halbleiterplättchens möglichst weitgehend zu verringern, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines solchen Halbleiterplättchens besteht darin, aus einem Halbleiterkristall ein flaches Stück des Halbleitermaterials herauszuschneiden und dieses Stück dann maschinell zu bearbeiten und zu schleifen, um seine Dicke zu verringern, so daß man ein ebenes dünnes Halbleiterplättchen erhält. Bei diesem Verfahren ergeben sich jedoch Schwierigkeiten; beispielsweise bilden sich während der Schneid- und Schleifarbeiten in dem flachen Halbleitermaterialstück Risse, die von seinen Rändern oder Kanten ausgehen, und daher wird bei diesem bekannten Verfahren ein erheblicher Teil des teuren Halbleitermaterials als Ausschuß vergeudet. "Ferner nimmt die Gefahr des Entstehens von Rissen mit abnehmen-

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der Dicke des Flachmaterials zu, und daher ist es bis jetzt nicht möglich, Halbleiterplättchen herzustellen, die eine - Dicke von nur 0,030 mm haben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, ein dünnes Halbleiterplättchen herzustellen, ohne daß Teile des Halbleitermaterials verloren gehen, da es während der Herstellung erforderlich ist, bereits fertige Plättchen als Ausschuß auszuscheiden, da sie Risse aufweisen. Ferner sieht die. Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterplättchens vor., das geeignet ist_f als feste Photokathode einer Vidikonröhre verwendet zu α. werden. Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterplättchens vor, das es ermöglicht, einen oder mehrere Transistoren herzustellen, und bei dem Gewähr dafür besteht, daß die Transistoren einen niedrigen Kollektorwiderstand aufweisen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Halbleiterplättchen mit einer außerordentlich geringen Dicke herzustellen, das z.B. geeignet ist, als feste Photokathode mit erhöhter Empfindlichkeit in einer Vidikonröhre oder einer Bildaufnahmevorrichtung verwendet zu werden; gemäß der Erfindung wird auf dem Randabschnitt auf einer Seite eines die Unterlage bildenden Halbleiter-Einkristalls eine Impfzone erzeugt, die sich ^ kristallographisch von der Unterlage unterscheidet; auf diese eine Seite der Unterlage wird dann durch Aufdampfen ein Überzug erzeugt, der den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweist wie die Unterlage und aus einer polykristallinen Zone besteht, welche die Impfzone und eine Einkristallzone überdeckt, welche ihrerseits direkt auf dem verbleibenden Teil der erwähnten Seite der Unterlage angeordnet ist; dann wird die Halbleiterunterlage von der durch Aufdampfen erzeugten gewachsenen Schicht z.B. durch Schleifen entfernt, so daß man ein Halbleiterplättchen erhält, dessen Dicke im wesentlichen durch die Dicke der aufgedampften Schicht bestimmt ist, und bei der Risse, die entweder während des Schleifens oder während anderer Arbeitssohritte am Rand des Plättchens zu entstehen beginnen können, daran gehindert werden, sichMan der Grenze zwischen der Ein-

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kristallzone und der polykristallinen Randzone in die Einkristallzone hinein auszubreiten. ■

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bestellt darin, daß als die erwähnte Unterlage ein Halbleitermaterial mit einem hohen Verunreinigungsgrad verwendet wird, so daß bei der Erzeugung der aufgedampften gewachsenen Schicht auf der Unterlage die Konzentration der Verunreinigung in der Einkristallzone der aufgedampften Schicht über die Dicke dieser Schicht in Richtung auf die Unterlage zunimmt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Aus- a führungsbeispielen näher erläutert.

Pig. 1A bis 1E zeigen in einem erheblich vergrößerten Maßstab jeweils im Schnitt die aufeinander folgenden Arbeitsschritte, die bei der Herstellung einer Ausführungsform eines Halbleiterplättchens nach der Erfindung durchgeführt werden.

Pig. 2 zeigt in einem vergrößerten Grundriß ein Plättchenelement in der Porm, in der es nach der Durchführung des Arbeitsschritts nach Pig. 1B zur Verfugung steht.

Pig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt die Konstruktion einer Bildaufnahmevorrichtung, bei der erfindungsgemäße Halbleiter-Photokathoden verwendet werden. M

Pig. 4- ist ein vergrößerter Schnitt durch die bei der Bildaufnahmevorrichtung nach Pig. 5 verwendete Halbleiter-Photokathode.

Pig. 5A und 5B veranschaulichen jeweils im Querschnitt zwei Stadien der Herstellung erfindungsgemäßer Transistoren.

Pig. 6A und 6B ähneln Pig. 5A bzw. 5B, zeigen jedoch zwei Stadien der Herstellung einernintegrierten Schaltung nach der Erfindung.

Gemäß Pig. 1 besteht bei der Herstellung eines erfin-Hslbleiterplättchens der erste Arbeitsschritt

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darin, daß eine einer Platte ähnelnde Einkristallunterlage 1 (Pig. 1A) bereitgestellt wird, die eine Dicke von z.B. etwa 0,180 mm hat. Die Unterlage 1 ißt z.B. durch einen Siliziumeinkristall gebildet·, der die gleiche Gitterkonstante besitzt wie der Einkristall-Halbleiter, der danach auf der Unterlage 1 erzeugt werden soll, und mindestens eine Fläche .1a der Unterlage 1 wird so behandelt, daß sie eben und glatt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Unterlage 1 ^aus einem eine hohe Konzentration der Verunreinigung aufweisenden Siliziumeinkristall eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, z.B. des N-Typs, bestehen.

Eine Impf zone 2_t die sich kristallografisch von der Unterlage 1 unterscheidet, wird innerhalb einer sich über den ganzen Umfang der Unterlage 1 erstreckenden Randzome auf einer Seite der Unterlage erzeugt^ gemäß Fig. 1B und Pig. 2 kann diese Impfzone ringförmig oder quadratisch sein oder eine andere geeignete Form erhalten· Die Impfzone 2 kann eine Dicke von 1000 £ bis 8000 £ erhalten, und aie wird mittels einer thermischen Versetzung oder 2.B* durch Aufdampfen von Siliziumoxid oder dann, wenn die Unterläge 1 aus Silizium besteht, durch eine Oxidation der Oberfläche der Unterlage 1 unter Anwendung von Wärme erzeugt· Die Impf- oder Saatzone 2 kann nur auf dem Handabsohnitt der Fläche la der Unterlage dadurch erzeugt werden, daß man zunächst eine Schicht erzeugt, die die ganze Fläche 1a Überdeckt1 und daß man dann diese Schicht über dem mittleren Teil der Unterlage 1 mit Hilfe eines PhotoätzVerfahrens entfernt, um die Schicht mit einem Fenster 3 zu versehen, innerhalb dessen der mittlere Teil der Fläche 1a zugänglich ist.

- Hierauf wird die Flttohe 1a der Unterlage 1 einschließlich der Impfzone 2 mit Hilfe des bekannten Aufdampfverfahrens mit einem Überzug versehen, der z.B. aus Silizium des F-Typs besteht und den gleichen leitfähigkeitstyp aufweist wie die Unterlage 1, so daß eine Halbleiterschicht 4 entsteht, deren Dicke z.B. 0,010 bis 0,020 mm beträgt und im wesentlichen der gewünschten Dicke des herzustellenden Halbleiterplättchens entspricht, so daß man ein Plättchenelement erhält, wie es in

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•Mg. 10 dargestellt ist. Der mittlere Teil "bzw. die Zone 4A der aufgedampften Halbleiterschicht 4» die direkt auf der Unterlage 1 innerhalb des Fensters 3 der Impfzone 2 erzeugt worden, ist, bildet eine Einkrietall-Halbleitexsohioht, während es sich bei der ringförmigen Handzone 4B der Schicht 4, die auf der Impfzone 2 angeordnet ist, um einen polykristallinen Halbleiter handelt. Somit ist bei der aufgedampften Halbleiterschicht 4 die Binkristall-Halbleiterzone 4A mechanisch mit der polykristallinen Halbleiterzone 4B verbunden, die eich kristallographisch von der Zone 4A unterscheidet und diese Zone am Rand der Schicht 4 umschließt. Der Durohmesser der Halbleiterschicht 4 kann so gewählt werden, daß er etwa 22 mm beträgt, ^ und die radiale Breite der ringförmigen polykristallinen Halbleiterzone 4B kann etwa 3 mm betragen.

Nach der Herstellung der HalbleitersQhioht 4 kann man eine Verunreinigung mit einem Leitfähigkeitstyp, der dem leitfähigkeitstyp der Einkristall-Halbleiterzone 4A entgegengesetzt ist, d.h. eine Verunreinigung vom P-Typ, selektiv von der oberen Fläche der Schicht 4 aus in die Zone 4A hineindiffundieren lassen, so daß in dieser Schicht Zonen 8 von P-Typ entstehen und sich daher Übergänge ;} ausbilden, wie es in Fig. 1D dargestellt ist. Gemäß den Zeichnungen kann man eine Schicht 5 aus einem isolierenden Material, z.B. aus Siliziumoxid, auf die Schicht 4 aufbringen und sie mit Hilfe eines a Photoätzverfahrens mit Öffnungen oder Fenstern versehen, so daß die Schicht 5 eine Maske bildet, die es ermöglicht, selektiv in die Zone 4A eine Verunreinigung vom P-Typ hineindiffundieren zu lassen, so daß Zonen 8 vom P-Typ entstehen. Wenn das Material der Unterlage 1 in einem hohen Maß verunreinigt ist, d.h. wenn die Unterlage z.B. aus einem Halbleitermaterial mit einer hohen Konzentration einer Verunreinigung vom N-Typ besteht, nimmt die Konzentration der Verunreinigung der Einkristall-Halbleiterzone 4A, die direkt auf der Unterlage 1 erzeugt bzw. gezüchtet wird, über die Dioke der Schicht 4 in Richtung auf die Unterlage 1 zu, denn die Verunreinigung diffundiert von der Unterlage 1 aus in die Zone 4A hinein, wenn Wärme zur Wirkung gebracht wird, um die Sohioht 4 aufzudampfen.

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Nach der Erzeugung der Übergänge j wird das in der beschriebenen Weise hergestellte Plättchenelement 7 zugeschnitten und z.B. mit Hilfe einer Schleifmaschine so bearbeitet, daß von der Unterseite 1b der Unterlage 1 aus das Material der Unterlage und vorzugsweise auch die Impfzone 2 bis zu der in Fig. 1D durch die gestrichelte Linie X-X angedeuteten Ebene abgetragen wird. Auf diese Weise erhält man ein Halbleiterplättchen 6, das gemäß Pig. 1E nur aus der aufgedampften bzw. gezüchteten Halbleiterschicht 4 und der isolierenden Schicht 5 besteht und daher eine Dicke aufweist, die im wesentlichen durch die Dicke der Schicht 4 bestimmt ist und z.B. etwa 0,010 bis 0,020 mm beträgt.

Selbst dann, wenn sich bei der Anwendung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens Risse am Rand des Plättchens 6 auszubilden beginnen, während das Plättchen zugeschnitten und die Unterlage 1 abgeschliffen wird, enden solche Risse an der Grenzlinie zwisohen der Einkristall-Halbleiterzone 4A und der am Rand des Plättchens angeordneten polykristallinen Halbleiterzone 4B, d.h. die Risse werden daran gehindert, sich bis in den mittleren Teil des Plättchens 6, d.h. in die Einkristall-Halbleiterzone 4A hinein auszubreiten«, Die-Tatsache, daß eine Ausbreitung von Rissen in die Einkristalltone 4A hinein von der pplykristallinen Zone 4B aus verhindert wird, beruht darauf, daß die beiden Zonen die gleiohe Dicke haben, und daß zwischen ihnen eine kristallographische Diskontinuität vorhanden ist. Da ferner die Zonen 4A und 4B zusammenhängen und aus dem gleichen Material bestehen, sich jedoch bezüglich ihres Kristallgefüges unterscheiden, 'haben diese Zonen den gleichen Wärmeausdehnungsbeiwert und weitere gleiche mechanische Eigenschaften, so daß die Grenze zwischen den Zonen 4A und 4B gegen die Entstehung von Rissen und eine mechanische Verformung gesichert ist und die Übergänge j unbeschädigt bleiben»

Wenn das Plättchenelement 7 zugeschnitten und gemäß Pig. 1D bis zu der Ebene X-X abgeschliffen worden ist, um die Unterseite der Einkristallzone 4A und der polykristallinen Zone 4B freizulegen, wird ein Muster sichtbar, das auf das unterschied-

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liehe KristallgefUg - der Zonen 4A und 4B zurückzufüliren ist; wenn ein solches Muster zu erkennen ist, so zeigt diese Tatsache an, daß die Unterlage 1 und die Impfzone 2 vollständig abgetragen worden sind, und daß die Bearbeitung durch Schleifen beendet werden muß,» Wenn die Dicke der cuf die Unterlage aufgedampften Halbleiterschicht 4 so gewählt wird, daß sie im wesentlichen der gewünschten Dicke dee fertigen Plättchens entspricht, erhält somit das fertige Plättchen 6 diese gewünschte Dicke«

Da es das erfindungsgemäße Verfahren in der vorstehend beschriebenen Weise verhindert^ daß sich Risse bilden, die sich, bis in die Einkristallzone 4A hinein erstrecken, ist es möglich, Plättchen zu erzeugen, deren Dicke nur etwa 0,010 mm beträgt, d.h. die erheblich dünner sind als die mit Hilfe bekannter Verfahren herstellbaren Plättchen. Wenn man ein solches dünnes Halbleiterplättchen als Photokathode in einer Vidikonröhre verwendet, wird eine höhere Empfindlichkeit der Kathode erzielt. Da es ferner möglich ist, die Konzentration der Verunreinigung bzw. der Störstellen in der Halbleiterschicht 4 in Richtung auf die Fläche 14*_t von der die Unterlage 1 abgetragen worden ist, zu erhöhen, z.B. dadurch» daß man in der Unterlage 1 in der beschriebenen Weise eine hohe Störstellenkonzentration vorsieht, kann die Empfindlichkeit der Vidikon-Photokathode weiter erhöht werden.

Fig. 3 zeigt, daß bei einer Bildaufnahmeröhre, bei der eine Halbleiter-Photokathode 15 verwendet wird, die gemäß der Erfindungnhergestellt ist, die Photokathode an einer durchsichtigen Stirnwand 17 mit Hilfe einer Signalelektrode 16 befestigt ist, die aus einem durchsichtigen leitfähigen Film besteht» und daß diese Anordnung mit abdichtender Wirkung mit einer Umschließung 18 verbunden ist. In der Umhüllung bzw· dem Kolben 18 ist eine auf bekannte Weise ausgebildete Elektronenschleuder angeordnet, die eine Kathode 19 zum Aussenden eines auf die Photokathode 15 gerichteten Elektronenstrahls, ein Steuergitter 20 zum Regeln der Intensität des Elektronenstrahls, eine iFok.ussierelektrode 21 zum fokussieren des Elektronenstrahls auf der Photokathode sowie eine Elektrode 22 umfaßt, die einen z.B. als Geflecht ausgebildeten Schirm trägt, der sich nahe

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der Photokathode 15 quer zur Längsachse der Vidikonröhre erstreckt ι um zu gewährleisten, daß der Elektronenstrahl im rechten Winkel auf die Photokathode auftrifft, wenn er durch nicht dargestellte Ablenkspulen veranlaßt wird, die Photokathode abzutasten» Eine Quelle 23 für eine konstante Spannung und ein Signalbelastungswiderstand 24 sind.zwischen der Signalelektrode 16 und der Kathode in Reihe geschaltet. Die Signale.lektrode 16 wird gegenüber der Kathode 19 auf einem positiven Potential gehalten, und das durch die Bildaufnahmeröhre erzeugte Bildsignal erscheint zwischen einer über einen Kondensator 25 an ein Ende des Signalbelastungswiderstandes 24 angeschlossenen Ausgangsklemme 26 und einer mit dem anderen Ende des Widerstandes 24 verbundenen Ausgangsklemme 27.

Aus Pig. 4 ist ersichtlich, daß die mit Hilfe des an Hand von Pig. 1 beschriebenen Verfahrens hergestellte Photokathode 15 zur VerwendHng bei einer Bildaufnahmerähre der in Fig. 3 gezeigten Bauart eine Halbleiter-Einkristallzone 28 vom N-Typ und Halbleiterzonen 29 vom P-Typ umfaßt, die durch die Diffusion einer Verunreinigung vom P-Typ in die Zone 28 hinein von der abzutastenden Flache dieser Zone aus erzeugt worden sind. Die Halbieiterzonen 29 vom P-Typ sind nach einem bestimmten Muster, bzw. in Form eines Mosaiks so angeordnet, daß sie voneinander unabhängig sind, d.h. daß sie durch dazwischen liegende Teile der Zone 28 voneinander getrennt sind. Auf der abzutastenden Fläche der Zone 28 sind Halbleiteroxidschichten 30 vorgesehen, um zu verhindern, daß PH-Übergänge - an der abzutastenden Fläche frei zugänglich sind; durch diese Anordnung wird eine Stabilisierung der Kennlinie erzielt, und ein direktes Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Halbleiterzone vom N-Typ wird verhindert. Die Halbleiterzonen 29 vom P-Typ sind mit Hilfe der ΡΐΓ-Übergänge in die gemeinsame Halbleiter-Einkristallzone 28 vom N-Typ eingebettet. Ferner umfaßt die Photokathode 15 eine polykristalline Randzone 31, die der in Fig. 1E dargestellten Zone 4B entspricht.

Eine Bildaufnahmeröhre, bei der die Photokathode 15 verwendet wird, ist so ausgebildet, daß dann, wenn kein Licht auf die Kathode 15 trifft, die das Mosaik bildenden Halbleiter-

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' zonen 29 vom P-Typ in einem geringen Ausmaß entladen werden, und zwar durch, einen Dunkelstrom, der in den Intervallen zwischen den Abtastungen der Zonen 29 durch den Elektronenstrahl auftritt, daß jedoch die ladungen der Zonen 29 der Ph.otokath.ode 15 im wesentlichen konstant gehalten werden, wenn kein licht auf die Photokathode fällt, und zwar dadurch, daß der Dunkelstrom in einem hinreichenden Ausmaß abgeschwächt wird, und daß die Entladungszeitkonstanten so gewählt werden, daß sie größer sind als die Intervalle zwischen den sich wiederholenden Abtastungsvorgängen.

χ Bei der soeben beschriebenen Anordnung führt das Über- . streichen der Photokathode 15 durch, den Elektronenstrahl zu W einer Stabilisierung der Halbleiterzonen 29 vom P-Typ auf dem Potential der Kathode 19 (bei langsamer Abtastung), so daß ein Potentialunterschied zwischen den Halbleiirerzonen 29 vom P-Typ und der gemeinsamen Halbleiter-Einkristallzone 28 vom N-Typ hervorgerufen wird.

Wenn mit Hilfe von Licht ein Bild auf geeignete Weise auf der Photokathode 15 durch die Stirnwand 17 und die durchsichtige Signalelektrode 16 hindurch fokussiert wird, werden durch die Absorption von Lichtquantenenergie in der Photokathode 15 Elektronen-Loch-Paare erzeugt, und die in der Halbleiter-Einkristallzone 28 vom IT-Typ erzeugten Löcher werden veranlaßt, ^ in die Halbleiterzonen 29 vom P-Typ zu fließen, wobei dies ™ durch ein elektrisches -^eId in einer Raumladungszone bewirkt wird, und wobei diese Löcher in den Zonen 29 verbleiben. Wegen des Vorhandenseins dieser Löcher erhöht sich das Potential der Halbleiterzonen 29 vom P-Typ, so daß es gegenüber dem Kathodenpotential positiv wird«, Infolgedessen wird auf der Photokathode 15 ein Potential- oder Spannungsmuster erzeugt, das im wesentlichen proportional zu dem ihr zugeführten Licht ist.

Wenn die durch das Mosaik gebildete Photokathode 15 durch den Elektronenstrahl abgetastet wird, wird jedes Halbleiterelement des Mosaiks mit einer Zahl von Elektronen bombardiert, die ausreicht, um dem erwähnten Potentialunterschied entgegenzuwirken, der das Potentialmuster bildet, und um daher die

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Zonen 29 wieder auf das ursprüngliche Kathodenpotential zurückzuführen; dies hat zur Fihlge, daß eine Signalspannung, die sich nach der Lichtmenge richtet, welche auf den Punkt der Photokathode trifft, der in einem bestimmten Augenblick von dem Elektronenstrahl überstrichen wird, an dem Signalbelastungswiderstand 24 erzeugt wird.

.Fig. 5 verans'chulicht ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Transistoren; Elemente, die den an Hand von Fig. 1 beschriebenen Elementen ähneln, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich eine erneute Beschreibung dieser Elemente erübrigen dürfte; Gemäß Fig. 5A werden mehrere Transistorelemente 38A, 38B und 380, von denen jedes eine Kollektorzone 39c, eine Basiszone 39b und eine Emitterzone 39e umfaßt, gleichzeitig mit Hilfe bekannter Verfahren in einer Einkristall-Halbleiterzone 4A einer Schicht 4 erzeugt, die mit Hilfe des an Hand von Fig. 1Δ bis 10 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Unterlage aufgedampft worden ist. Danach wird der untere Teil des plättchenförmigen Elements 7 bis zu der Ebene X-X entfernt, d.h. die Unterlage 1 und die Impfzone 2 werden abgetragen. Hierauf werden die Elektroden 37c, 37b und 37e durch geeignete Öffnungen in einer Oxidschicht 40 und an der freiliegenden Unterseite der Zone 4A auf den Kollektor 39c, die Basis-39b und den Emitter 39e jedes Transistorelements so aufgebracht, daß eine Ohmsche Berührung herbeigeführt wird. Danach wird das so hergestellte plättchenförmige Element 6 durch Zerschneiden längs der gestrichelten Linien Y-Y in Fig. 5B in einzelne Transistorelemente zerlegt. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Dicke der Kollektorzone zu verringern, so daß man Transistoren mit einem niedrigen Kollektorwiderstand, d.h. einem geringen Leistungsverlust am Kollektor, erhält.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen, bei denen Luft als Isoliermaterial verwendet wird, wird ein Halbleiterplättchen in Richtung seiner Dicke zwischen benachbarten Schaltungselementen weggeätzt, so daß Zwischenräume zwischen den Elementen entstehen. Wenn das Halbleiterplättchen eine große Dicke hat, ist dieser Ätzvorgang zeitrau-

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bend, und er bewirkt auf unerwünschte Weise, aaß diejenigen Teile des Plättchens entfernt werden, die unter der beim Ätzen benutzten Maske liegen, so daß sich die Abstände zwischen benachbarten Schaltungselementen vergrößern, und daß daher die gewünschte Miniaturisierung der integrierten Schaltung vereitelt wird. Verwendet man dagegen ein Plättchen von geringer Dicke, besteht die ü-efahr einer Beschädigung, wenn die Arbeitsschr.itte durchgeführt werden, mittels deren die Schaltungselemente selbst oder die Leitungen zum Verbinden der Schaltungselemente nach einem vorbestimmten Muster oder andere Arbeitsschritte durchgeführt werden. Diese Nachteile werden bei der Herstellung luftisolieirter integrierter Schaltungen nach der Erfindung vermieden, und es ist z.B. gemäß Fig. 6 möglich, integrierte Schaltungen herzustellen, die zwei Dioden und einen Transistor umfassen, welche durch "Luft gegeneinander isoliert sind.

Gemäß der Erfindung wird eine Halbleiterschicht 4 auf einer aus einem Halbleiter bestehenden Unterlage 1 mit Hilfe des AufdampfVerfahrens erzeugt, wie es weiter oben an Hand von Fig. 1A bis 1C beschrieben ist, nachdem Impfzonen 2¹ ähnlich der Randimpfzone 2 zwischen benachbarten Schaltungselementen erzeugt worden sind, die später gegeneinander isoliert sind. Somit wird eine aufgedampfte Schicht 4 erzeugt, die aus polykristallinen Halbleiterzonen 4B^! besteht, welche die Impfzonen 2' überdecken, es wird eine polykristalline Zone 4B erzeugt, welche die Impfzone 2 überdeckt, und gemäß Fig. 6A werden drei Einkristallzonen 4A.., 4A₂ und 4A, erzeugt, die gegeneinander durch die polykristallinen Zonen 4B¹ isoliert sind.

Nach der Durchführung dieser Arbeitsschritte wird eine Schicht 5 aus einem isolierenden Material auf der aufgedampften Schicht 4 angeordnet, und Dioden 33 und 34 sowie ein Transistor 35 werden innerhalb der Einkristallzonen 4A., 4Ap und 4A, mit Hilfe bekannter Diffusionsverfahren erzeugt, wobei die Schicht 5 3μβ dem isolierenden Material als Diffusionsmaske verwendet wird.

Danach werden Verbindungsleitungen 36 über der isolierenden Schicht 5 so aufgebracht, daß sie die Schaltungselemente auf

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vorbestimmte Weise leitend miteinander verbinden, woraufhin die Unterlage 1 bis zu der Ebene X-X entfernt wird. Schließlich werden die polykristallinen Zonenn4B' zwischen den Schaltungselementen 33, 34 und 35 selektiv durch Ätzen emtfernt, so daß gemäß Fig. 6B Zwischenräume 41 zwischen den Schaltungselementen entstehen· Somit sind.die Schaltungselemente durch luft gegeneinander isoliert. .

Wenn die integrierte Schaltung in der beschriebenen Weise · erfindungsgemäß hergestellt wird, hat das Plättchenelement infolge des Vorhandenseins der Unterlage 1 während der Herstellung der Schaltungselemente und der Verbindungsle.itungen eine ausreichende mechanische Festigkeit, so daß die Gefahr einer Beschädigung des Plättchenelements vermieden ist. Ferner lassen sich die polykristallinen Zonen 4B¹, die zwischen benachbarten Schaltungselementen angeordnet sind, leichter und schneller durch einen Ätzvorgang entfernen als die Einkristallzone der aufgedampften Schicht, so daß die weiter oben erwähnte übermäßige oder unerwünschte Abtragung von Material zwischen den Schaltungselementen vermieden werden kann, und daß es möglich ist, kleine lücken oder Abstände für die Luftisolierung vorzusehen.

Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht nur bei der •Herstellung von Halbleiterplättchen anwenden läßt, um Vidikon-Photokathoden, integrierte Schaltungen und unabhängige Halbleiterelemente in der beschriebenen Weise herzustellen, sondern daß die Erfindung auch dazu dienen kann, Halbleiterplättchen für Vorrichtungen anderer Art herzustellen«

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jede Einkristall-Halbleiterzone 4A des Plättchenelements von einer polykristallinen Halbleiterzone 4B umgeben, die entsteht, wenn die Schicht 4 auf die Impfzone 2 aufgedampft wird, die auf der Oberseite der Unterlage angeordnet ist«. Es ist 4edoch auch .möglich, das erfindungsgemäße Verfahren in der nachstehend beschriebenen Weise abzuändern» Gemäß der Erfindung wird die Unterlage 1 im Bereich ihres Randes an der oberen Fläche 1a mit einer Aussparung versehen, und die Impfzone 2 . wird in dieser Aussparung erzeugt. Dann wird eine Halbleiter-

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schicht auf die Impfzone 2 und die Oberseite 1a der Unterlage aufgedampft, woraufhin die Unterlage 1 von ihrer Unterseite her abgeschliffen wird, um die Impfzone 2 zu beseitigen.

Patentansprüche: 909828/U09

Claims

-H- PATENTAWSPR Ü CHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterplättchens, dadurch, gekennzeichnet, daß auf einem Randabschnitt einer Einkristall-Halbleiterunterlage eine Impf- bzw. Saatzone erzeugt wird, die sich kristallographisch von der Unterlage unterscheidet und eine Impf- oder Saatfläche bildet, welche eine Fläche der Unterlage auf einer Seite derselben umgibt, daß auf der Oberseite der Impfzone und der Unterlage im Wege des Aufdampfens eine Schicht erzeugt wird, die den gleichen Leitfähigkeitstyp besitzt wie die Unterlage, und die aus einer polykristallinen Zone besteht, welche die Impfzonenflache und eine Einkristallzone überdeckt, welche ihrerseits die Unterlage an deren Oberseite direkt überdeckt, und daß mindestens die Halbleiterunterlage von der durch Aufdampfen erzeugten Schicht entfernt wird, so daß man ein Halbleiterplättchen erhält, dessen maximale Dicke im wesentlichen durch die Dicke der aufgedampften Schicht bestimmt ist,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verunreinigung bzw« ein Störstoff, dessen Leitfähigkeitstyp dem Leitfähigkeitstyp der Unterlage entgegengesetzt ist, im Wege der Diffusion in die Einkristallzone der aufgedampften Schicht eingebracht wird, um in dieser Schicht Halbleiterelemente zu erzeugen, die mindestens einen PN-Übergang umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Störstoff im Wege der Diffusion in die Einkristallzone eingebracht wird, bevor die Halbleiterunterlage von der aufgedampften Schicht entfernt wird.

4. Verfahren nach.Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. Leitungen auf dem Halbleiterplättchen erzeugt werden, um die Halbleiterelemente miteinander zu verbinden, und um die Herstellung äußerer Verbindungen zu den Halbleiterelementen zu ermöglichen.

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5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impfζone zusammen mit der Halbleiterunterlage von der aufgedampften Schicht entfernt wird,

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage einen Störstoff in hoher Konzentration enthält, so daß sich die Störatoffkonzentration in der Einkristallzone der aufgedampften Schicht über deren Dicke in Richtung auf die Unterlage erhöht.

7. Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Einkristallzone (4A), in der PN-Übergänge (j) ausgebildet sind und eine polykristalline Zone (4B), die mit der Einkristallzone φ fest zusammenhängt und sich lückenlos über den Umfang der Einkristallzone erstreckt.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die PN-Übergänge durch örtlich begrenzte Zonen gebildet sind, deren Leitfähigkeitstyp dem Leitfähigkeitstyp der Einkristallzone entgegengesetzt ist, wobei das betreffende Material von einer Seite der Einkristallzone aus im Wege der Diffusion in diese Zone eingebracht ist, und daß sich die Störstoffkonzentration in der Einkristallzone über deren Dicke in Richtung auf ihre andere Seite erhöht.

9. Vorrichtung zum Erzeugen von Bildsignalen, gekenn- ä zeichnet durch eine Halbleiter-Photokathode, die eine Einkristall-Halbleiterzone umfaßt, in der eine Anordnung von PK-Übergangsdioden vorgesehen ist, wobei eine Elektrode jeder Diode mit den entsprechenden Elektroden der anderen Dioden zusammenhängt, sowie eine polykristalline Halbleiterzone, die mit der Einkristallzone zusammenhängt und sich lückenlos über den Umfang der Einkristallzone erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die PN-Ubergange durch örtlich begrenzte Zonen gebildet sind, deren Leitfähigkeitstyp dem Leitfähigkeitstyp der Einkristallzone entgegengesetzt ist, und die im Y/ege der Diffusion'in der Einkristallzone von einer Seite derselben aus erzeugt worden sind, und daß die Störstoffkonzentration in der

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Einkristallzone über deren Dicke in Richtung auf ihre andere Seite zunimmt.

11. Vorrichtung· zum Erzeugen'von Bildsignalen, gekennzeichnet durch eine Halbleiter-Photokathode mit einer Einkristall-* Halbleiterzone, in der eine Anordnung von PK-Übergangsdioden-■ vorgesehen ist, wobei jede der Dioden eine ihrer Elektroden mit den entsprechenden Elektroden der übrigen Dioden gemeinsam hat, und wobei eine polykristalline üalbleiterzone vorgesehen ist, die mit der Einkristallzone zusammenhängt und sich lücken>los über den Umfang der Einkristallzone erstreckt, eine Vor- ; richtung zum Erzeugen eines die Photokathode überstreichenden : Elektronenstrahls sowie eine Vorrichtung, die es ermöglicht, , der Halbleiter-Photokathode, die von dem Elektronenstrahl überstrichen wird, ein elektrisches Signal zu entnehmen, wenn auf" einer Seite der Photokathode mit Hilfe von Licht ein Bild erzeugt wird,

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, »daß die Störstoffkonzentration in der Einkristallzone über deren Dicke in Richtung auf die erwähnte eine Seite der Photokathode zunimmt, um die Empfindlichkeit der Photokathode zu erhöhen.

Der Patentanwalt!

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