DE2932191A1 - Dotierung durch einlagerung von troepfchen unter verwendung von reaktiven traegermetallen und dotierungsmitteln - Google Patents
Dotierung durch einlagerung von troepfchen unter verwendung von reaktiven traegermetallen und dotierungsmittelnInfo
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Description
Tn \£ Patentanwälte:
IEDTKE - DÜHLING - IViNNE Dipl.-lng. H. Tiedtke
Gr> Dipl.-Chem. G. Bühling
RUPE - HELLMANN - 5 Dipl.-lng.RKinne
Dipl.-lng. R Grupe 2932191 Dipl.-lng. B. Pellmann
Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2
Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable:
Germaniapatent München 8.August 1979
B 9835 / case RD-1O522 Chang et al
GENERAL ELECTRIC COMPANY
Schenectady, N. Y. 12305 / USA
Dotierung durch Einlagerung von Tröpfchen unter Verwendung von reaktiven Trägermetallen und
Dotierungsmitteln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Hindurchwandernlassen bzw. Hindurchbewegen einer Schmelze
aus einer Legierung eines Trägermetalls und eines aufgrund seiner Dotiereigenschaften ausgewählten, transportierten
Elements durch einen Festkörper aus einem Halbleitermaterial mittels eines Temperaturgradienten-Zonenschmelz-Verfahrens
und insbesondere auf den Fall, bei dem das Trägermetall und das vom Trägermetall beförderte bzw.
transportierte Element, das nachstehend als "transportiertes Element" bezeichnet wird, unter Bildung einer inerten,
stabilen Verbindung, die die Kombination des speziellen Trägermetalls und des speziellen transportierten Elements
im allgemeinen für das Temperaturgradienten-Zonenschmelz-• verfahren ungeeignet macht, reagieren.
Aus den US-Patentschriften 2 739 088 und 2 813 (W.G. Pfann) sind Verfahren zum Hindurchwandernlassen
bzw. Hindurchbewegen von Metallschmelzen durch einzelne bzw. bestimmte Regionen eines Festkörpers aus einem Halb-
Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) KtO 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804
XI/rs
030 0 14/0601
- 6 - B 9835
Ϊ leitermaterial mittels des Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahrens
bekannt.
Zwar ist Aluminium das vorwiegende Metall, das durch
den Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang eingelagert bzw. wandern gelassen worden ist, jedoch werden in Bauelementen
und Bauelement-Anordnungen außer Dioden vom P N-Typ
usw.. auch andere Konfigurationen benotigt. Unvorteilhafterweise
haben viele andere Elemente, die zum Dotieren von Halbleitermaterialien eingesetzt werden,
im Falle ihrer Verwendung bei der Bearbeitung durch den Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang entweder
einen zu hohen Dampfdruck oder eine zu niedrige Wanderungsgeschwindigkeit.
Insbesondere die Dotierungsmittel vom N-Typ, nämlich Phosphor, Arsen und Antimon, haben bei den im allgemeinen
für das Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahren angewandten Bearbeitungstemperaturen von 7OO 0C bis 1350 0C
einen hohen Dampfdruck. Der hohe Dampfdruck dieser Elemente vom N-Typ führt dazu, daß sie verdampfen,
bevor sie in Form einer Schmelze aus einer Legierung mit dem Material des Halbleiterkörpers in den Halbleiterkörper
eindringen und sich darin zur Verhinderung
einer nachträglichen Verdampfung einkapseln bzw. einschließen können.
Ein Mittel zur Vermeidung dieses mit Dotierungsmitteln
vom N-Typ verbundenen Verdampfungsproblems besteht darin,
daß man eine als Dampfsperre dienende Deckschicht bildet, wie
in unserer · US-Patentanmeldung Nr. RD-11225 ("Droplet
Migration Using a Sealant Layer") beschrieben wird, oder daß man die Flüchtigkeit der Dotierungsmittel vom
N-Typ vermindert, indem man sie in Tröpfchen aus einem inerten Träger einmischt bzw. einverleibt, wie es in unserer
US-Patentanmeldung Nr. RD-7062 ("Droplet Migration Using Carrier Droplets") beschrieben wird. Bei der
0300U/0601
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letztgenannten Patentanmeldung wird ein inertes Trägermetall eingesetzt, um ein transportiertes Element
zu befördern, das als Dotierungsmittel dient, um dem Halbleitermaterial entweder eine Leitfähigkeit vom
N- oder vom P-Typ zu verleihen. Es wird ein Trägermetall ausgewählt, das schnell und leicht in den Halbleiterkörper
eindringt, schnell durch diesen hindurchwandert und die elektrischen Eigenschaften des während des
Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgangs epitaxial hinter dem wandernden Tröpfchen abgeschiedenen Halbleitermaterials
nicht nachteilig beeinflußt. Es ist schließlich erforderlich, daß das Trägermetall und das
transportierte Element nicht unter Bildung einer stabilen Verbindung reagieren. Z. B. wurde Aluminium als Trägerin
metall für Arsen ausgeschlossen, weil Aluminium und Arsen unter Bildung einer intermetallischen Verbindung
Al-As reagieren, die einen Schmelzpunkt bei 1700 0C haben soll. Wegen der Bildung dieser stabilen Verbindung
würde ein aus Al als Träger und As als transportiertem zu Element bestehendes Tröpfchen nicht wandern, sondern
einfach unter Bildung der Al-As-Verbindung reagieren und auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers verbleiben.
In ähnlicher Weise wurde der Einsatz von aus Al als Träger und P als transportiertem Element bestehenden
Tröpfchen wegen der Bildung der Verbindung AIP nicht in Betracht gezogen. Ebenso wurde die Verwendung von
Tröpfchen, die Al als Träger und Sb als transportiertes Element enthalten,wegen der Bildung der Verbindung AlSb
ausgeschlossen.
30
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Die Erkenntnis, daß der Einsatz von Aluminium als Trägermetall für die Dotierungsmittel vom N-Typ
unmöglich sei, war bedauerlich, weil von allen Trägermetallen Aluminium in Tröpfchenform das beste Eindringvermögen
besitzt, da Aluminium alle dünnen Silicium-
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oxidfilme auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers reduzieren kann, und weil ein Aluminiumtröpfchen im
Vergleich mit Tröpfchen aus allen anderen Trägermetallen, wobei Gold, Zinn, Gallium, Silber und Indium eingeschlossen
sind, am schnellsten wandert.
Es wäre daher erwünscht, wenn der Einsatz von Aluminium als Trägermetall für mindestens ein
Dotierungsmittel vom N-Typ ermöglicht und damit eine schnelle N-Dotierung ohne Probleme beim Eindringen
in die Oberfläche des Halbleitermaterials erzielt werden könnte.
Aufgabe der Erfindung ist demnach ein neues und verbessertes Verfahren zum Einsatz von Aluminium als
Trägertröpfchen für ein Dotierungsmittel vom N-Typ , z.B. zwecks Bildung von Regionen vom N-Typ in einem Körper
aus einem Halbleitermaterial vom P-Typ.
Die Erfindung wird nachstehend kurz erläutert.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß Aluminium bei einer oberhalb von etwa 1065 0C liegenden Temperatur
als Trägertröpfchen für Antimon eingesetzt werden kann.
Dadurch, daß man fähig ist, Aluminium als Trägertröpfchen für das zu befördernde Element Antimon einzusetzen,
wird das vorstehend erwähnte Problem gelöst, da Aluminium sowohl schnell wandert als auch gut in die Oberfläche
eindringt. Außerdem kann Aluminium als Träger für Antimon
eingesetzt werden, ohne daß dies durch irgendwelche Nachteile "erkauft" werden muß.
Im Gegensatz zu dem Fall von Aluminium und Antimon
trifft die Sachlage zu, die nach dem Stand der Technik
für Tröpfchen mit Aluminium als Träger und Phosphor als transportiertem Element und für Tröpfchen mit Aluminium
030 0 U/0601
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als Träger und Arsen als transportiertem Element erkannt worden ist, da wegen der chemischen Reaktion und der
Bildung intermetallischer Verbindungen zwischen dem Trägermetall und dem transportierten Element, aus denen
das Tröpfchen gebildet ist, keine der letztgenannten Kombinationen für die N-Dotierung von Silicium eingesetzt
werden könnte.
Nachstehend werden die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 3 sind Seitenansichten von Querschnitten eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
bearbeiteten Körpers aus einem Halbleitermaterial. 15
Fig. 4 ist das Phasendiagramm des Aluminium-Antimon-Systems , worin der Temperaturbereich gezeigt
wird, in dem das Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahren mit Aluminium als Trägertröpfchen und Anti-
*w mon als transportiertem Element durchgeführt werden
kann.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der
Konzentration des N-Trägers in dem epitaxial hinter
einem Aluminium(Träger)-Antimon(transportiertes
Element)-Tröpfchen abgeschiedenen Siliciummaterial als Funktion der in dem Tröpfchen enthaltenen Antimonmenge
in Atom-%.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Körper 10 aus einem Halbleitermaterial mit einem bestimmten spezifischen Widerstand
und einem ersten Leitfähigkeitstyp. Der Körper 10 weist
einander gegenüberliegende Hauptoberflächen 12 und 14 auf,
durch die die Ober- bzw. die Unterseite des Körpers
03001 4/0601
- 10 - B 9835
gebildet wird. Das Halbleitermaterial, aus dem der Körper 10 besteht, kann Silicium, Germanium, Siliciumcarbid,
Galliumarsenid, eine Halbleiterverbindung aus einem Element der Gruppe III und einem Element der
Gruppe V und eine Halbleiterverbindung aus einem Element der Gruppe II und einem Element der Gruppe
VI sein.
Der Siliciumkörper 10 wird mechanisch poliert, zur Entfernung beschädigter Oberflächenanteile chemisch
geätzt, in entionisiertem Wasser gespült und an der Luft getrocknet.
Der bearbeitete Körper wird in einer Metallverdampfungskammer
angeordnet. Eine aus Aluminium und 25 bis 90 Atom-% Antimon bestehende Metallschicht 20
wird auf der Oberfläche 12 des Körpers 10 abgeschieden. Die Schicht 20 hat eine Dicke von etwa 0,5 um bis etwa
25 um.
20
20
Dann wird über der Schicht 20 nach bekannten photolithographischen Verfahren eine säurebeständige,
zweite Schicht angeordnet. Die zweite Schicht kann aus einem Material wie Kodak Metal Etch Resist (Metall-■"
ätzungs-Reservierungs- bzw. -Abdeckmittel) bestehen.
Das Abdeckmittel wird durch Brennen bei einer Temperatur von 80 0C getrocknet. Auf der Schicht aus dem Abdeckmittel
(Photolack) wird eine geeignete Maske, in der die Konturen eines Tröpfchens, eines Striches bzw. einer
Linie, eines Gitters oder einer anderen geeigneten, ebenen geometrischen Figur mit vorbestimmten Dimensionen
ausgebildet sind, angeordnet und mit UV-Licht belichtet. Nach der Belichtung wird die Photolackschicht in
Xylol gewaschen, um in dem Abdeckmittel (dem Photolack)
Fenster zu öffnen, die das selektive Wegätzen der metalli-
030014/0601
- 11 - B 9835
sehen, ersten Schicht 20 in diesen Bereichen bzw. Regionen
ermöglichen.
Eine selektive Ätzung der Schicht 20 wird mit einer gepufferten Flußsäure-Salpetersäure-Lösung erreicht.
Die Ätzung wird so lange fortgesetzt, bis die Schicht 20 in den Flächen unter den Fenstern, die sich in der
zweiten Schicht, der Photolackschicht, befinden, vollständig entfernt ist. Der bearbeitete Körper 10
wird in entionisiertem Wasser gespült und getrocknet. Der Rest der Photolackschicht bzw. -maske wird durch
Eintauchen in konzentrierte Schwefelsäure bei 180 0C
oder durch Eintauchen in eine Mischung aus einem Volumenteil Wasserstoffperoxid und einem Volumenteil Schwefel-
säure entfernt. Der Körper 10 wird in destilliertem Wasser gespült und durch ein Gas wie Argon, Freon oder
ein ähnliches Gas trockengeblasen.
Der bearbeitete Körper wird in eine nicht gezeigte Einlagerungs- bzw. Wanderungsvorrichtung hineingebracht,
und die Metallegierungsschicht 20 bildet mit Material des Halbleiterkörpers 10 eine Schmelze 22. Wenn an den
Körper 10 ein Temperaturgradient angelegt wird, läßt ein Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang die Legierungs-■"
schmelze 22 durch den Körper 10 hindurchwandern. Wie ermitteltwurde,
ist zwischen der Unterseite 14, bei der es sich um die heiße Fläche handelt, und der Oberseite
12, bei der es sich um die kalte Fläche handelt,
ein Temperaturgradient von etwa 50 °C/cm geeignet. 30
Im Unterschied zu bekannten Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahren,
die im Fall der Wanderung von Aluminiumtröpfchen in Silicium bei Temperaturen zwischen
577 0C und 1440 CC durchgeführt werden, wurde erfindungs-
gemäß festgestellt, daß die Temperatur des Körpers 10 für Tröpfchen, die Aluminium als Träger und Antimon als
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- 12 - B 9835
transportiertes Element enthalten, immer 1070 0C überschreiten
muß. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, muß die Temperatur 1070 0C überschreiten, weil die Verbindung
AlSb unterhalb dieser Temperatur ein stabiler Feststoff und kein Flüssigkeitströpfchen ist. Also muß im allge7
meinen die Wanderungstemperatur eines Halbleiters, der durch einen Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang
bearbeitet wird, in einem Fall, bei dem reaktive Trägerelemente und reaktive transportierte Elemente Hauptbestandteile
in einem Tröpfchen sind, die Schmelztemperatur jeder Verbindung überschreiten, die die transportierten
Elemente und die Trägerelemente in einer Reaktion miteinander bilden können. Außerdem muß die Wanderungstemperatur des Halbleiters, der durch den Temperatur-
gradienten-Zonenschmelzvorgang bearbeitet wird, unter der Schmelztemperatur des Halbleitermaterials liegen.
Bei Systemen, in denen die Schmelztemperatur der Verbindung aus dem Träger und dem transportierten Element
unterhalb der Schmelztemperatur des bearbeiteten HaIbleitermaterial
liegt, kann das Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahren mit dieser speziellen Verbindung
aus Träger und transportiertem Element durchgeführt werden. Wenn andererseits die Schmelztemperatur der
Verbindung aus dem Träger und dem transportierten Element über der Schmelztemperatur des Halbleiterkörpers
liegt, d. h., wenn die Verbindung aus dem Träger und dem transportierten Element bei der Schmelztemperatur
des Halbleitermaterials, aus dem der Körper besteht, ein Feststoff ist, ist mit dieser Kombination keine
Bearbeitung durch einen Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang möglich. Beispielsweise hat die Verbin-■
dung Al-As eine Schmelztemperatur von 1700 0C, und
Silicium hat eine Schmelztemperatur von 1400 0C. Aus
diesem Grunde kann Al-As nicht durch Bearbeitung mittels
° eines Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgangs durch
0 3 C /0601
- 13 - B 9835
einen Körper aus Silicium-Halbleitermaterial hindurchwandern gelassen werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 wird der Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang über eine
Zeitdauer durchgeführt, die dazu ausreicht, das Metalltröpfchen 22 durch den Körper 10 hindurchwandern
zu lassen. Für den Fall, daß Aluminium das Trägermetall und Antimon das transportierte Element ist, werden in
der nachstehenden Tabelle die Wanderungsgeschwindigkeiten der aus diesen Elementen bestehenden, flüssigen Zonen
bei einem Temperaturgradienten von 50 °C/cm gezeigt.
Tabelle
15
15
Wanderungsgeschwindigkeit der
Al-Sb-Tropfchen | X | ίο"3 | cm/s | Temperatur |
4 | X | 10"3 | cm/s | 1100 0C |
6 | ,5 χ | 1O"2 | cm/s | 1200 0C |
1 | X | 1O"2 | cm/s | 1300 0C |
3 | 1400 0C |
Bei Beendigung des Temperaturgradienten-Zonenschmelzverfahrens
wird die Metallzone, die durch den Körper 10 auf die Oberfläche 14 gewandert ist, durch
^O selektives Ätzen oder Schleifen entfernt. Der erhaltene,
bearbeitete Körper hat den in Fig. 3 gezeigten Aufbau.
Aufgrund der thermischen Wanderung der Metallschicht 20 durch den Körper 10 wird eine Region 24
OJ aus rekristallisiertem Halbleitermaterial gebildet, worin
o 3 c: ι k / o 6 o 1
- 14 - B 9835
Metalle, aus denen die Metallzone 2O zusammengesetzt
war, in gelöster Form enthalten sind. Für den Fall, daß Aluminium der Träger und daß Antimon das transportierte
Element ist, tritt eine Dotierung vom N-Typ nur ein, wenn die Antimonkonzentration (in der
Schicht 20) 25 Atom-% überschreitet. Fig. 5 zeigt für den Fall, daß Silicium das Halbleitermaterial des
Körpers 10 ist, die Abhängigkeit der Konzentration des N-Trägers in der rekristallisierten Region 24 vom
Anteil des Antimons in der Schicht 20 (in Atom-%).
Die jeweiligen Fremdstoffmetalle liegen überall in der rekristallisierten Region 24 in einer im wesentlichen
konstanten, gleichmäßigen Konzentration vor. Die Dicke im Falle einer ebenen bzw. planaren Geometrie
und der Durchmesser im Falle einer säulenartigen Geometrie sind für die gesamte Region im wesentlichen
konstant. Die periphere Oberfläche der Region 24 besteht zum Teil aus der Oberseite 12 und der Unterseite 14
des Körpers 10. Das restliche Material des Körpers wird zwischen Regionen 22 aufgeteilt. Die aneinanderstoßenden
Oberflächen der Regionen 22 und 24 bilden eine Grenze 26, bei der es sich um einen P-N-Ubergang
handeln kann, wenn die Regionen 2 4 und 22 einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp angehören.
Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert.
Ein Siliciumplättchen mit einer Dicke von 457 μπι
aus mit Bor dotiertem Halbleitermaterial vom P-Leitfähigkeitstyp mit einem spezifischen Widerstand von
10 Sl.cm wurde für die Wanderung bzw. Einlagerung eines
0 3 OC .. ;. / 0 6 0 1
2532191
- 15 - B 9835
' drahtförmigen Leiters vorbereitet, wie dies vorstehend
unter Bezugnahme auf den Körper 10 beschrieben worden ist. Der metallische, drahtförmige Leiter bestand aus einer
Legierung von 70 Atom-% Aluminium und 30 Atom-% Antimon
und hatte eine Dicke von 10 um und eine Breite von 250 um. Der vorbereitete Körper 10 wurde in einen auf
1150 0C + 10 0C aufgeheizten Ofen hineingebracht, und
an den Körper 10 wurde ein Temperaturgradient von 50 °C/cm angelegt. Die aus Aluminium und Antimon bestehende
Schicht 20 schmolz und bildete mit einem Teil des Halbleitermaterials des Körpers 10, der mit der Schicht in Berührung
war, eine flüssige Schmelze. Während der restlichen Zeit des 15-minütigen Heizzyklus wanderte die
geschmolzene Zone 22 durch den Körper und bildete eine rekristallisierte Zone mit einer N-Träger-Konzentration
1 8
von 4x10 Trägern/cm3.
von 4x10 Trägern/cm3.
03C ; 3 0 1
Claims (6)
1. Verfahren zum Hindurchbewegen einer Schmelze eines metallreichen Halbleitermaterials durch einen
Festkörper aus einem Halbleitermaterial durch Bearbeitung mittels eines Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgangs,
bei dem
(a) ein Körper aus einem Einkristall-Halbleitermaterial ausgewählt wird, der einen ersten Leitfähigkeitstyp,
einen bestimmten spezifischen Widerstand und mindestens eine Hauptoberfläche mit einer bevorzugten,
aus der (100)-, (110)- und (111)-Orientierung der Ebenen
der Kristallstruktur ausgewählten Orientierung hat, wobei die Vertikalachse des Körpers mit einer ersten
Achse der Kristallstruktur im wesentlichen ausgerichtet ist und wobei
(b) die Oberfläche als bevorzugte Orientierung die Orientierung einer Ebene der Kristallstruktur hat, die
geeignet ist, um darauf eine körperliche Konfiguration oder mehrere körperliche Konfigurationen einer Metallschicht
aufzunehmen, bei dem
35
XI/rs
Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070
Ort-idner Bank (München) KtO 3939844
Postscheck (München) Kto. 6/0-43-804
0300U/0601
- 2 - B 9835
(c) auf der ausgewählten Oberfläche des Körpers aus dem Halbleitermaterial eine Metallschicht abgeschieden
bzw. aufgetragen wird, bei dem
(d) der Körper und die Metallabscheidung auf eine Temperatur erhitzt werden, die dazu ausreicht, daß auf
der Oberfläche des Körpers eine Schmelze von metallreichem Material gebildet wird, bei dem
(e) im wesentlichen entlang der Vertikalachse des Körpers und der ersten Achse der Kristallstruktur
ein einseitig gerichteter Temperaturgradient eingestellt wird und bei dem
(f) die metallreiche Schmelze entlang dem einseitig gerichteten Temperaturgradienten durch den
Körper hindurchwandern gelassen wird, um den Körper in eine Vielzahl von Regionen des ersten Leitfähigkeitstyps aufzuteilen und um mindestens eine Anordnung bzw.
Reihe von Regionen aus rekrxstallisiertem Material des Körpers zu bilden, wobei eine feste Löslichkeit
des aufgedampften Metalls in dem rekristallisierten Material vorliegt und durch das Metall mindestens
ein zur Dotierung dienendes Fremdstoffmaterial in das
*5 rekristallisierte Material hineingebracht wird, wodurch
dem rekristallisierten Material ein vorbestimmter, zweiter Leitfähigkeitstyp und ein bestimmter Wert des
spezifischen Widerstands verliehen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Metallschicht aufdampft, die
als erstes Material Aluminium, durch das bei der Bildung
der Schmelze deren Eindringen in die Oberfläche des Körpers
verbessert und die Stabilität der Wanderung der Schmelze
0300U/0601
2932131
- 3 - B 9835
durch den Körper und/oder die Wanderungsgeschwindigkeit der Schmelze durch den Körper erhöht wird, und
als zweites Material zumindest Antimon enthält, wobei der rekristallisierten Region durch das zweite Material
vorbestimmte elektrische Eigenschaften hinsichtlich des
Leitfähigkeitstyps, der Höhe des spezifischen Widerstands, der Regulierung der Lebens- bzw. Betriebsdauer usw.
verliehen werden,
10
10
und daß man den Temperaturgradienten-Zonenschmelzvorgang bei einer Temperatur durchführt, die über
1065 0C, der Temperatur, bei der durch das Material des Halbleiterkörpers, das erste Material und/oder das
zweite Material und durch das erste und das zweite Material selbst intermetallische Verbindungen gebildet
werden, liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 25 μπι hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall mindestens 25 Atom-% Antimon und als Rest Aluminium enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Wanderung der Schmelze gebildete, rekristallisierte Region dem N-Leitfähigkeits-.....
typ angehört.
typ angehört.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall nicht mehr als 90 Atom-% Antimon
und als Rest Aluminium enthält.
35
35
030014/0601
ORIGINAL INSPECTED
- 4 - B 9835
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche f dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial
Silicium ist.
030CU/0601
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/944,278 US4159215A (en) | 1978-09-21 | 1978-09-21 | Droplet migration doping using reactive carriers and dopants |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2932191A1 true DE2932191A1 (de) | 1980-04-03 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792932191 Withdrawn DE2932191A1 (de) | 1978-09-21 | 1979-08-08 | Dotierung durch einlagerung von troepfchen unter verwendung von reaktiven traegermetallen und dotierungsmitteln |
Country Status (4)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5558521A (de) |
DE (1) | DE2932191A1 (de) |
GB (1) | GB2033778B (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2939459A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-16 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit antimon hochdotiertem silicium |
DE2939492A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-16 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit indium hochdotiertem silicium |
DE2939491A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit indium hochdotiertem silicium |
DE3150748A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-07-15 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | "verfahren zur herstellung einer halbleiter-vorrichtung" |
DE102004028933A1 (de) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen metallischen Schicht in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer vergrabenen metallischen Schicht |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4198247A (en) * | 1978-12-07 | 1980-04-15 | General Electric Company | Sealant films for materials having high intrinsic vapor pressure |
JP2652480B2 (ja) * | 1991-09-30 | 1997-09-10 | 花王株式会社 | 物品の姿勢制御方法及び装置 |
DE19727693A1 (de) * | 1997-06-20 | 1998-12-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitfähiger Durchgänge in Halbleiter-Bauelementen |
US6247237B1 (en) | 1998-05-15 | 2001-06-19 | Alan R. Redburn | Archery sight |
US6632730B1 (en) | 1999-11-23 | 2003-10-14 | Ebara Solar, Inc. | Method for self-doping contacts to a semiconductor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US277061A (en) * | 1883-05-08 | Box-cover | ||
US2813048A (en) * | 1954-06-24 | 1957-11-12 | Bell Telephone Labor Inc | Temperature gradient zone-melting |
US3988766A (en) * | 1974-04-29 | 1976-10-26 | General Electric Company | Multiple P-N junction formation with an alloy droplet |
US4001047A (en) * | 1975-05-19 | 1977-01-04 | General Electric Company | Temperature gradient zone melting utilizing infrared radiation |
-
1978
- 1978-09-21 US US05/944,278 patent/US4159215A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-07-30 GB GB7926534A patent/GB2033778B/en not_active Expired
- 1979-08-08 DE DE19792932191 patent/DE2932191A1/de not_active Withdrawn
- 1979-09-13 JP JP11684579A patent/JPS5558521A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2939459A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-16 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit antimon hochdotiertem silicium |
DE2939492A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-16 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit indium hochdotiertem silicium |
DE2939491A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von halbleitereigenschaften aufweisendem, mit indium hochdotiertem silicium |
DE3150748A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-07-15 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | "verfahren zur herstellung einer halbleiter-vorrichtung" |
DE102004028933A1 (de) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen metallischen Schicht in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer vergrabenen metallischen Schicht |
US7439198B2 (en) | 2004-06-15 | 2008-10-21 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a buried metallic layer in a semiconductor body and semiconductor component having a buried metallic layer |
DE102004028933B4 (de) * | 2004-06-15 | 2009-11-26 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen metallischen Schicht in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer vergrabenen metallischen Schicht |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5558521A (en) | 1980-05-01 |
GB2033778A (en) | 1980-05-29 |
GB2033778B (en) | 1982-09-08 |
US4159215A (en) | 1979-06-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8126 | Change of the secondary classification | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |