DE1194983B - Process for the production of semiconductor components, in particular drift transistors - Google Patents
Process for the production of semiconductor components, in particular drift transistorsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Drifttransistoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Drifttransistoren.Process for the production of semiconductor components, in particular Drift transistors The invention relates to a method for the production of semiconductor components, especially drift transistors.
Es ist bekannt, Halbleiterbauelemente, insbesondere Drifttransistoren, in der Weise herzustellen, daß Platten, die aus einem vierwertigen Element, z. B. aus Germanium oder Silizium, bestehen, der Einwirkung eines fünfwertigen Elementes bzw. der Einwirkung der Dämpfe eines derartigen Elementes ausgesetzt werden, wobei die Atome dieser sogeannten Dotierungselemente beiderseitig in die Platte diffundieren und eine aus der Fachliteratur bereits bekannte Konzentrationsverteilung hervorrufen.It is known to use semiconductor components, in particular drift transistors, to produce in such a way that plates, which consist of a tetravalent element, e.g. B. made of germanium or silicon, the action of a pentavalent element or the action of the vapors of such an element are exposed, wherein the atoms of these so-called doping elements diffuse into the plate on both sides and cause a concentration distribution already known from the technical literature.
Bei der Herstellung von Diffusionstransistoren inuß aber an der Emitterseite des Halbleiters eine höhere Konzentration der fünfwertigen Elemente oder der Legierungen dieser Elermente untereinander als an der Kollektorseite vorhanden sein. Zur Erzielung einer entsprechenden Konzentration wird dann die Kollektorseite dieser Platten durch Schleifen, Ätzen oder durch kombinierte Anwendung der beiden Verfahren bis an die Konzentrationsminimumstelle abgearbeitet. Hierauf werden die Plättchen mit entsprechender Abmessung aus der Germaniumplatte ausgeschnitten und mit den die Emitter- und Kollektorlegierungen bildenden Elektroden versehen, die aus einem oder mehreren dreiwertigen Elementen, z. B. Indium, Gallium, Aluminium usw., bestehen.When manufacturing diffusion transistors, however, it must be on the emitter side of the semiconductor has a higher concentration of pentavalent elements or alloys these elements are present among each other than on the collector side. To achieve a corresponding concentration is then the collector side of these plates Grinding, etching or the combined use of the two processes up to the Concentration minimum point processed. The platelets are then marked with the appropriate Dimension cut out of the germanium plate and matched with the emitter and collector alloys forming electrodes, which are made up of one or more trivalent elements, z. B. indium, gallium, aluminum, etc. exist.
Dieses bekannte Verfahren benötigt großen Aufwand an Arbeit und Material, da ja die Hälfte der Germaniumplatten durch Ätzen oder Schleifen abgearbeitet wird. Darüber hinaus ist beim Ätzen oder Schleifen unsicher, wann das Konzentrationsminimum bzw. diejenige Schicht, deren Konzentration für den Kollektor am günstigsten ist, erreicht wird.This known method requires a lot of work and material, since half of the germanium plates are processed by etching or grinding. In addition, when etching or grinding, it is uncertain when the concentration minimum or the layer whose concentration is most favorable for the collector, is achieved.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, bei dem diese Nachteile vermieden werden. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Drifttransistoren, bei denen Dotierungsmaterial aus der Gas- bzw. Dampfphase in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Erfindungsgemäß werden in an sich bekannter Weise zwei Halbleiterplättchen parallel geschliffen und mit ihren geschliffenen Flächen zusammengepreßt, wobei jedoch diese Flächen am Rand des Plättchens längs einer Nut gasdicht verschlossen werden, dann dem Diffusionsprozeß ausgesetzt und danach wieder in an sich bekannter Weise voneinander getrennt.The invention has the task of specifying a method in which this Disadvantages are avoided. The invention relates to a method of manufacture of semiconductor components, in particular drift transistors, in which doping material diffused from the gas or vapor phase into the semiconductor body. According to the invention two semiconductor wafers are ground in parallel in a manner known per se and pressed together with their ground surfaces, but these surfaces are sealed gas-tight along a groove at the edge of the plate, then the diffusion process exposed and then separated from each other again in a manner known per se.
In Zusammenhang mit dem Verfahren nach der Erfindung sei erwähnt, daß es bekannt ist, zwei Halbleiterkristallstücke unterschiedlichen Leitungstvps mit ihren Flächen aneinander zu kristallisieren. Bei der Erfindung werden die miteinander verbundenen Plättchen nach der Behandlung wieder voneinander getrennt.In connection with the method according to the invention it should be mentioned that it is known to have two semiconductor crystal pieces of different conductivity types to crystallize with their surfaces against each other. In the invention, they are with each other connected platelets are separated from each other again after the treatment.
Bei einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Platten zur Sicherung des luftdichten Abschlusses in einer reduzierenden oder indifferenten Gasatmosphäre paarweise am Rand verschweißt und in diesem Zustand in den Diffusionsraum gesetzt.In one embodiment of the method according to the invention, the Plates to ensure the airtight seal in a reducing or indifferent Gas atmosphere welded in pairs at the edge and in this state in the diffusion space set.
Dieses Verfahren kann tadellos ausgeführt werden, falls die Oberflächen der Platten genau plan geschliffen und poliert sind. Zur Erzielung einer entsprechenden Oberfläche ist es zweckmäßig einen Läppschliff, der bei der Herstellung von Werkzeugmaschinen und auf anderen Anwendungsgebieten bekannt ist, zu verwenden. In diesem Fall können die randverschweißten Plattenpaare in einem einzigen Arbeitsvorgang auf Halbleiterplättchen (Transistoren oder Dioden) mit Endabmessung zerschnitten werden. Auf diese Weise wird der Arbeitsaufwand auch beim Zerkleinern bedeutend herabgesetzt. Dabei kann aus derselben Germaniummenge etwa die doppelte Quantität von Transistorenplättchen hergestellt werden. Manchmal ist es zweckmäßig, die Ränder der Platten, die beim Verschweißen eventuell überhitzt werden, im voraus auszuschießen. Trotzdem gestaltet sich der Materialaufwand bedeutend vorteilhafter als bei den bekannten Verfahren. Das Verfahren kann sinngemäß in manchen Abänderungen ausgeführt werden. An Hand eines Beispiels wird das Verfahren näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt wird. Beispiel Als Ausgangsstoff dient ein Germaniumeinkristall mit einer Orientierung (111), welcher auf 0,4 mm starke Kristallplättchen mit etwa 20 X 15 mm Abmessung zerschnitten wird. Aus diesen werden zunächst durch Schleifen auf einer Glasplatte mit A1,0.-Suspension planparallele Platten, deren Dicke 0,1 bis 0,2 mm beträgt, hergestellt und nachher die Oberflächen einer verfeinerten Polierung unterworfen. Zur Entfernung der eventuell zurückgebliebenen Suspensionsspuren werden die Kristalle etwa 1/2 NE-nute lang in einer Lösung von 1 Raumteil konz. HNO3, 1 Raumteil 30o/oigem H202, 1 Raumteil 48°/oigem HF und 4 Raumteilen H20 geätzt und nachher neutralisiert und getrocknet. Die endgültige Abmessung beträgt 0,05 bis 0,1 mm.This process can be carried out flawlessly if the surfaces of the plates are precisely ground and polished. In order to achieve a corresponding surface, it is expedient to use a lapping grinding which is known in the manufacture of machine tools and in other fields of application. In this case, the edge-welded plate pairs can be cut to final dimensions on semiconductor wafers (transistors or diodes) in a single operation. In this way, the amount of work involved in crushing is also significantly reduced. About twice the quantity of transistor platelets can be produced from the same amount of germanium. Sometimes it is useful to shoot out the edges of the panels in advance, which may be overheated during welding. Nevertheless, the cost of materials is significantly more advantageous than with the known methods. The procedure can be carried out analogously with some modifications. The method is explained in more detail using an example, the invention not being restricted to this example. EXAMPLE A germanium single crystal with an orientation (111) is used as the starting material and is cut into 0.4 mm thick crystal flakes with dimensions of about 20 × 15 mm. Plane-parallel plates, the thickness of which is 0.1 to 0.2 mm, are first produced from these by grinding on a glass plate with A1.0 suspension and then the surfaces are subjected to a more refined polishing. To remove any traces of suspension that may have remained, the crystals are concentrated in a solution of 1 part by volume for about 1/2 a NE-groove. HNO3, 1 volume 30% H202, 1 volume 48% HF and 4 volume H20 etched and then neutralized and dried. The final dimension is 0.05 to 0.1 mm.
Sodann werden die Kristallplatten in vorbeschriebener Weise paarweise aufeinandergelegt und in den Diffusionsraum gebracht. Wird als Donorstoff Arsen verwendet, so beträgt die Zeitdauer der Diffusion etwa 3 bis 4 Stunden bei einem Druck von 10-3 bis 10-4 Torr und bei einer Temperatur von ungefähr 800° C. Die Temperatur des das Germanium enthaltenden Raumes wird den Anforderungen der Diffusionseindringtiefe entsprechend eingestellt.The crystal plates are then paired in the manner described above placed on top of one another and brought into the diffusion space. Used as a donor substance arsenic used, the diffusion time is about 3 to 4 hours for one Pressure from 10-3 to 10-4 Torr and at a temperature of about 800 ° C. The temperature of the space containing the germanium meets the requirements of the diffusion penetration depth adjusted accordingly.
Nach der Beendigung der Diffusion werden aus den Kristallplattenpaaren Platten mit erwünschten Abmessungen und mit spezifischem Widerstand von 30 bis 50 Ohm -cm ausgeschnitten, wobei die verschweißten Randstreifen beseitigt werden. Nach einem milden Ätzen der Oberflächen (in heißer alkalischer 5°/oiger Wasserstoffperoxid-Lösung etwa 1 Minute lang) werden die Kristallplättchen in Wasser gespült und nach dem Trocknen in an sich bekannter Weise legiert.After the end of the diffusion, plates with the desired dimensions and with a specific resistance of 30 to 50 ohm - cm are cut from the pairs of crystal plates, the welded edge strips being removed. After the surfaces have been gently etched (in a hot, alkaline 5% hydrogen peroxide solution for about 1 minute), the crystal flakes are rinsed in water and, after drying, alloyed in a manner known per se.
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