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DE1219127B - Verfahren zur Herstellung eines legierten PN-UEbergangs in einer Halbleiterscheibe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines legierten PN-UEbergangs in einer Halbleiterscheibe

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Publication number
DE1219127B
DE1219127B DER28590A DER0028590A DE1219127B DE 1219127 B DE1219127 B DE 1219127B DE R28590 A DER28590 A DE R28590A DE R0028590 A DER0028590 A DE R0028590A DE 1219127 B DE1219127 B DE 1219127B
Authority
DE
Germany
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alloy metal
semiconductor wafer
semiconductor
germanium
vessel
Prior art date
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Pending
Application number
DER28590A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Nelson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE1219127B publication Critical patent/DE1219127B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21 g -11/02
Nummer: 1 219 127
Aktenzeichen: R 28590 VIII c/211
Anmeldetag: 22. August 1960
Auslegetag: 16. Juni 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines legierten PN-Übergangs in einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe und ein einen Dotierungsstoff enthaltendes Legierungsmetall über den Schmelzpunkt des Legierungsmetalls erhitzt werden und das schmelzflüssige Legierungsmetall dann in Berührung mit der Scheibe gebracht wird.
Derartige Verfahren dienen dazu, in einem Flächenhalbleiter sogenannte PN-Übergänge, bei denen eine einen Überschuß an Akzeptoren aufweisende Zone an eine einen Überschuß an Donatoren aufweisende Zone grenzt, oder PP+- bzw. NN+-Übergänge, bei denen zwei Zonen desselben Leitungstyps, jedoch unterschiedlich großer Leitfähigkeit aneinandergrenzen, oder IP- bzw. IN-Übergänge, bei denen eine eigenleitende und eine P-leitende bzw. N-leitende Zone aneinandergrenzen, zu erzeugen.
Um derartige Übergänge oder Sperrschichten herzustellen, ist es bekannt (USA.-Patentschrift 2 821493), mit der Halbleiterscheibe eine Ideine Dotierungspille zu verschmelzen, wobei nachträglich der Überschuß der Pille durch Lösen, beispielsweise durch Eintauchen in erhitztes Quecksilber, oder aber mechanisch z. B. durch Schleifen (französische Patentschrift 1186 637) entfernt wird. Derartige Verschmelzungsprozesse liefern allerdings gekrümmte PN-Ubergänge, die ein nicht sehr günstiges Frequenzverhalten zeigen.
Es ist weiter bekannt (deutsche Auslegeschrift T 8810 VIII c/21 g), einen Halbleiterkristall auf die Legierungstemperatur zu erhitzen und dann mit fortschreitend größer werdenden Oberflächenteilen einer gegebenenfalls geschmolzenen Dotierungspille in Verbindung zu bringen.
Ferner ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 062 823), auf einen Halbleiterkörper eine Dotierungspille, die mit Halbleitermaterial gesättigt ist, aufzulegieren, wobei die Sättigung bei einer Temperatur vorgenommen wird, bei der später noch keine Benetzung erfolgt.
Sodann ist eine Abart des bekannten Kristallziehverfahrens bekannt (französische Patentschrift 1186 637), bei der ein Halbleiterkristall eines bestimmten Leitungstyps, der etwa einem Impfkristall entsprechen kann, in geschmolzenes dotiertes Halbleitermetall eingetaucht und anschließend wieder herausgezogen wird und die Verfahrensbedingungen so beeinflußt werden, daß der eingetauchte Kristall weiterwächst.
Sodann ist es beim Herstellen von Sperrschichten in Flächenhalbleitern nach dem Legierungsverfahren bekannt (»Transistor Technology«, Vol. Ill, S. 182/ 183), zum Ankristallisieren des Legierungsmetalls den Verfahren zur Herstellung eines legierten
PN-Übergangs in einer Halbleiterscheibe
Anmelder:
Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6
Als Erfinder benannt:
Herbert Nelson, Princeton, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. September 1959
(843 186)
Halbleiterkörper nach dem Auflegieren mit einer nicht allzu großen Geschwindigkeit von z. B. ungefähr 20 bis 30° C pro Minute oder in einem anderen Fall (USA.-Patentschrift 2 821 493) mit etwa 10° C pro Minute, wobei jedoch diese Geschwindigkeit nicht als irgendwie kritisch angesehen wird, abzukühlen.
Schließlich ist es bekannt (USA.-Patentschrift 2 629 672), zur Herstellung von PN-Übergängen in einem Flächenhalbleiter die Halbleiterscheibe sowie ein den gewünschten Dotierungsstoff enthaltendes Legierungsmetall über den Schmelzpunkt des Legierungsmetalls zu erhitzen und dann das schmelzflüssige Legierungsmetall in Form eines kleinen Kügelchens auf die Oberfläche der Scheibe auftropfen zu lassen.
Alle diese bekannten Verfahren liefern zwar mehr oder weniger brauchbare Übergänge im Halbleiterkörper, befriedigen jedoch nicht alle Anforderungen, die an derartige Übergänge gestellt werden. So ist es z. B. bei den bekannten Verfahren schwierig, wenn nicht unmöglich, das Legierungsmetall in Form einer Pille, eines Kügelchens od. dgl. so aufzuschmelzen oder auftropfen zu lassen, daß es, wie häufig erwünscht, die eine Seite der Halbleiterscheibe vollständig benetzt und bedeckt. Weiterhin ist es bei den bekannten Verfahren nicht möglich, hochgradig ebene, großflächige, z. B. die ganze Ausdehnung der Halbleiterscheibe umfassende Sperrschichten herzustellen. Schließlich ist es bei den bekannten Ver-
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3 4
fahren nicht oder nur sehr schwer möglich, die Tiefe Schmelzen "jeVeils" auch umgekehrt ' werden". Ab-
der herzustellenden Sperrschicht in der Halbleiter- gesehen davon können außer Germanium auch an-
scheibe mit der für viele Zwecke erforderlichen dere Halbleiter, beispielsweise Silizium, Legierungen
hochgradigen Genauigkeit zu kontrollieren, und zwar aus Germanium und Silizium und halbleitende Ver-
auch nicht in dem Fall, wo der Halbleiterkristall in 5 bindungen, wie Siliziumkarbid, verwendet werden, und
eine dotierte Schmelze getaucht und dann wieder ferner kann man die Phosphide, die Arsenide und die
herausgezogen wird, da hierbei die an sich sehr kri- Antimonide von Aluminium, von Gallium und von
tische Abkühlgeschwindigkeit nicht berücksichtigt Indium und ferner die Sulfide, die Selenide und die
wird. ....-- Telluride von Zink und Kadmium verwenden.
Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe ge- ίο
macht, ein neuartiges technologisches Verfahren zu
schaffen, das auf sehr einfache Weise mit mäßigem Gemäß der Zeichnung wird eine Halbleiterscheibe Apparateaufwand die Herstellung von großflächigen, 10 aus N-Germanium am einen Ende eines feuerhochgradig ebenen, in ihrer Tiefe genau kontrollier- festen Schiffchens 11 angeordnet, so daß ein& Hauptbaren Sperrschichten in einer Halbleiterscheibe nach 15 fläche der Halbleiterscheibe innerhalb des Schiffchens dem sogenannten Epitaxieprinzip, d. h. dem Prinzip frei liegt. Die Scheibe 10 kann nahezu jede beliebige des Aufwachsens eines Schicht unter Rekristallisation gewünschte Größe besitzen. Das Schiffchen 11 kann in Fortsetzung des ursprünglichen Kristallgitters des beispielsweise- aus Graphit od. dgl. bestehen. Am an-Halbleiterkörpers ermöglicht. deren Ende des Schiffchens 11 wird eine Charge 12
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, 20 von körnigem Indium als Legierungsmetall andaß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, gebracht. Das Schiffchen 11 wird sodann in ein feuerwobei die Halbleiterscheibe und das Legierungs- festes Rohr 13' eines Ofens eingesetzt und das Rohr metall getrennt voneinander in einem gemeinsamen 13 dabei'so geneigt, daß die Charge 12"von der Gefäß so angeordnet werden, daß das Legierungs- Scheibe 10 getrennt bleibt. Um eine nicht oxydierende metall sich in einem unteren Teil des Gefäßes be- 25 Atmosphäre für die Scheibe und für die Charge findet, und wobei dann die Halbleiterscheibe und das sicherzustellen,'wird durch das Rohr 13 ein reduzie-Legierungsmetall erhitzt werden und das Gefäß so rendes Gas, beispielsweise eine Mischung von neun gekippt wird, daß mindestens eine Teilmenge des Völumteilen Stickstoff und einem Volumteil Wasserschmelzflüssigen Legierungsmetalls über eine freie stoff hindurchgeleitet. Dieses Gasgemisch tritt am Oberfläche der Halbleiterscheibe fließt, diese Teil- 30 oberen Ende in das-Rohr 13 ein und verläßt dasselbe menge größer gewählt wird als die für das Anlösen am unteren Ende. Statt dessen kann man auch ein dieser Oberfläche erforderliche Menge und nach dem inertes Gas, beispielsweise Stickstoff oder Helium, im Aufbringen des Legierungsmetalls die Halbleiter- Rohr 13 verwenden. - -. ■
scheibe mit dem .schmelzflüssigen Legierungsmetall Die Charge-12 und die ScheibelO werden dann mit einer einige wenige Grad Celsius pro Minute 35 auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes nicht übersteigenden Geschwindigkeit abgekühlt wird, des betreffenden Legierungsmetalls erhitzt. Im vorderart, daß ein Teil des Legierungsmetalls epitaktisch liegenden Fäll "besteht das Legierungsmetall aus auf der Halbleiterscheibe aufkristallisiert und eine Indium, und die Scheibe und die Charge werden auf dotierte Rekristallisationssehicht bildet; und an- 200° C erhitzt, wobei das Indium schmilzt. Die Ofenschließend das Gefäß erneut gekippt wird, derart, daß 40 temperatur wird unterhalb des Schmelzpunktes der der Rest des Legierungsmetalls von der Halbleiter- Halbleiterscheibe 10 gehalten. Sodann wird das Rohr scheibe abfließt. Dabei kann die Halbleiterscheibe auf 13 in eine horizontale Lage gebracht, so daß das geeine höhere Temperatur erhitzt werden als das schmolzene Indium über die frei liegende Seite der Legierungsmetall. Ferner kann ein Legierungsmetall Halbleiterscheibe fließt. Das geschmolzene Indium verwendet werden, das den Halbleiterstoff in solcher 45 löst dabei einen Teil des Germaniums, bis es seinen Menge enthält, daß das Legierungsmetall bei der Sättigungspunkt für die betreffende Temperatur erhöchsten beim Legieren erreichten Temperatur ge- reicht hat. Sodann werden die Schmelze und die sättigt ist. Scheibe abgekühlt, und zwar auf eine Temperatur,
Durch diese im kombinatorischen Zusammenhang bei welcher das gelöste Scheibenmaterial und der den zu betrachtenden Maßnahmen wird erreicht, daß man 50 Leitungstyp bestimmende Stoff sich aus der Schmelze PN-Übergänge mit den obengenannten vorteilhaften niederschlagen und auf der frei liegenden Scheiben-Eigenschaften in einem einzigen Verfahrensgang auch Seite rekristallisieren. Sodann wird das Rohr 13 und in größeren Halbleiterscheiben herstellen kann, die sein Inhalt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1° C man anschließend je nach Bedarf in kleine Plättchen, pro Minute auf eine Temperatur von etwa 180° C wie sie für die entsprechenden Halbleiterbauelemente 55 abgekühlt. Die auf diese Weise hergestellte rekristalbenötigt werden, zersägt, wobei diese Plättchen dann lisierte Zone ist vom P-Leitungstyp und ist eine Fortbereits mit den erforderlichen Sperrschichten hoher Setzung des Kristallgitters der Scheibe. Es wird also Qualität versehen sind. Von besonderer Bedeutung ein PN-Übergang in der Scheibe zwischen der reist dabei die als für die Qualität der herzustellenden kristallisierten Zone und dem Rest der Scheibe er-PN-Übergänge kritisch erkannte sehr langsame Ab- 60 zeugt. Sodann wird das Rohr 13 wieder geneigt, um kühlgeschwindigkeit von nur einigen wenigen Grad den Rest der Schmelze zu entfernen.
Celsius pro Minute. .
In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch eine Beispiel 2
Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens dargestellt. Das vorliegende Beispiel bezieht sich auf einen
Im folgenden werden vier verschiedene Beispiele 65 Fall, in welchem die Charge aus einem Aktivator und
zur Herstellung von Flächenhalbleitern gemäß der einem Lösungsmetall besteht. Letzteres soll vorzugs-
Erfindung beschrieben. Dabei kann jedoch der Lei- weise ein Metall sein, das gegenüber dem benutzten tungstyp der verschiedenen Halbleiterscheiben und Halbleiter elektrisch neutral ist, ferner ein Lösungs-
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mittel für das Halbleitermaterial und die aktive Ver- eine monokristalline Legierung von Silizium und unreinigung darstellt und einen geringeren Schmelz- Germanium. Sodann wird das Rohr 13 wieder schräg punkt besitzt als der Halbleiter. Geeignete Metalle gestellt, um den Rest der Schmelze abfließen zu lasfür diesen Zweck sind beispielsweise Zinn, Blei und sen, und die Scheibe wird sodann auf Zimmertemihre Legierungen. 5 peratur abgekühlt. Es besteht nunmehr wieder eine
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Scheibe Sperrschicht an der Übergangsstelle zwischen der
10 aus P-Silizium und die Charge 12 aus 99 Ge- neugebildeten mit Gallium dotierten P-Zone und der
wichtsteilen Zinn und 1 Gewichtsteil Antimon. Das N-Zone der ursprünglichen Scheibe.
Ofengas ist im vorliegenden Fall reiner trockener . .
Wasserstoff. Das Schiffchen mit der Halbleiterscheibe ίο Beispiel 4
und der Ladung wird im Ofen auf eine Temperatur Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht
von etwa 500° C erhitzt, wobei das Schiffchen noch die Charge aus einer aktiven Verunreinigung, einem
schräg steht, so daß die Charge und die Scheibe ge- Lösungsmetall und einem Halbleiter. Als Halbleiter
trennt gehalten werden. Sodann wird der Ofen mit soll hier das gleiche Material verwendet werden wie
dem Schiffchen in eine waagerechte Lage gebracht, 15 in der Halbleiterscheibe, jedoch kann grundsätzlich
so daß die Schmelze über die Halbleiterscheibe fließt. die Charge auch ein anderes Halbleitermaterial ent-
Die Schmelze löst jetzt einen Teil der Siliziumscheibe. halten oder eine Mischung von Halbleitermaterialien
Sodann wird die Ofentemperatur auf etwa 400° C wie im Beispiel 3.
abgesenkt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von . Die Scheibe 10 besteht aus N-Germanium, das mit etwa 50C pro Minute. Ein Teil des gelösten Siliziums zo Arsen stark dotiert ist, und zwar bis auf eine Konzusammen mit einer gewissen Menge des Antimons zentration von 2,5 · 1019 Arsenatome pro Kubikzentischlägt sich auf der Oberseite der Halbleiterscheibe meter. Die Charge besteht aus 25 Gewichtsprozent nieder und rekristallisiert in Fortsetzung des ur- Germanium, 73 Gewichtsprozent Indium und 2 Gesprünglichen Kristallgitters der Halbleiterscheibe. Die wichtsprozent Gallium. Die Scheibe und die Charge Menge des Lösungsmetalls, das sich unter diesen 25 werden dann getrennt voneinander im gleichen Umständen niedergeschlagen hat, ist jedoch klein. Behälter auf eine Temperatur von etwa 500° C Sodann wird das Rohr 13 wieder schräg geneigt, so vorerhitzt, und zwar in einer Atmosphäre von reinem daß der Rest der Schmelze abfließen kann, und die trockenem Wasserstoff. Die frei liegende Fläche des Halbleiterscheibe wird bis auf Zimmertemperatur ab- Germaniums wird durch den Strom von heißem gekühlt. Da die Halbleiterscheibe vom P-Leitungstyp 30 Wasserstoff gereinigt. Da die Menge des in der Charge ist, während die rekristallisierte Zone unkompensierte enthaltenen Germaniums mehr als ausreichend ist, Antimonatome, also Donatoren enthält, wird ein um das vorhandene Indium und Gallium selbst bei PN-Übergang an der Trennfläche zwischen der re- der höchsten Temperatur, auf welche die Charge kristallisierten Zone und dem Rest der Halbleiter- erhitzt wird, zu sättigen, wird sich nicht das ganze scheibe erzeugt. · 35 vorhandene Germanium in der Schmelze lösen. Das Beispiel 3 überschüssige Germanium schwimmt auf der Ober-" fläche der Schmelze und stört bei dem erfindungs-
In diesem Beispiel besteht die Charge aus einer gemäßen Verfahren nicht.
aktiven Verunreinigung und einem Halbleiter. Das Die Erhitzung wird fortgesetzt, bis ein Gleich-Halbleitermaterial kann dasselbe sein wie das Halb- 40 gewichtszustand zwischen dem überschüssigen Gerleitermaterial der Scheibe. Man kann aber auch zwei manium in der Charge und in der Schmelze erreicht verschiedene Halbleitermaterialien benutzen, voraus- ist. Sodann wird dasjenige Ende des Schiffchens, an gesetzt, daß sie denselben Kristalltypus und gleiche welchem sich die Scheibe befindet, beispielsweise mit Gitterkonstanten haben. Die Charge kann auch eine einer zusätzlichen Heizspule noch weiter erhitzt, um Mischung von Halbleitern vom gleichen Kristalltypus 45 einen Temperaturunterschied innerhalb des Rohres enthalten. 13 zu erzeugen, bei welchem die Temperatur der
Die Scheibe 10 besteht aus N-Germanium und die Scheibe höher liegt als die Temperatur der Schmelze. Charge aus Gallium, das mit Germanium und Silizium Das Temperaturgefälle zwischen der Scheibe und der bei der höchsten Temperatur, auf welche die Charge Schmelze kann zwischen einigen wenigen Graden während des Vorerhitzungsprozesses erhitzt wird, ge- 50 und etwa 100° C betragen. Im vorliegenden Beispiel sättigt ist. Um eine solche gesättigte Charge herzu- beträgt der Temperaturunterschied etwa 10° C. Das stellen, genügt es, das Gallium in Anwesenheit einer Schiffchen wird dann wieder schräg gestellt, um die Überschußmenge von Germanium und Silizium auf Halbleiterscheibe mit der Schmelze in Berührung zu eine Temperatur von 800° C zu erhitzen. Die so bringen. Da die Schmelze bereits mit Germanium bei gebildete Charge und die Scheibe werden dann ge- 55 einer Temperatur von nur etwa 10° C unterhalb der trennt voneinander auf etwa 775° C erhitzt, wobei Scheibentemperatur gesättigt ist, ist die Menge der wieder die Erhitzung in einem schräg geneigten Rohr Halbleiterscheibe, die sich nunmehr in der Schmelze stattfinden kann und ein Formierungsgas verwendet löst, sehr klein und läßt sich leicht beeinflussen. Die wird. Das Rohr wird dann wieder in eine waagerechte Dicke der gelösten Schicht der Halbleiterscheibe läßt Lage gebracht, um die Schmelze mit der Scheibe in 60 sich auf diese Weise zwischen etwa 0,0025 und Berührung zu bringen. Sodann wird die Schmelze 0,04 mm verändern. Ohne einen Temperaturgradien- und die Scheibe mit einer Geschwindigkeit von etwa ten würde die mit Germanium gesättigte Schmelze 5° C pro Minute auf erne Temperatur von etwa kein weiteres Germanium an der Scheibe lösen, und 675° C abgekühlt. Dabei schlägt sich eine Mischung es wurde ferner festgestellt, daß eine Rekristallisation von mit Gallium dotiertem Germanium und Silizium 65 an der ursprünglichen Halbleiterscheibe dadurch geaus der Schmelze nieder und rekristallisiert auf der fördert werden kann, wenn ein kleiner Teil des Ger-Halbleiterscheibe mit dem ursprünglichen Kristall- maniums durch die Schmelze vor der Bildung einer gitter der Scheibe. Die mit Gallium dotierte Zone ist neuen Germaniumschicht gelöst worden ist.
. Sodann wird der Ofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 50C pro Minute auf eine Temperatur von etwa 400° C abgekühlt. Während dieser Abkühlung wird eine gewisse Menge des Germaniums, des Galliums und des Indiums aus der Schmelze niedergeschlagen und rekristallisiert auf der Halbleiterscheibe. Der Niederschlag besteht zum größten Teil aus Germanium und ist wegen seines Gehaltes an Gallium stark P-leitend. Der Niederschlag bildet auf der Halbleiterscheibe eme Fortsetzung des ursprünglichen Kristallgitters der Halbletierscheibe. Der Rest der Schmelze wird dann abgegossen.
Die neugebildete Zone aus P-Germanium auf der Halbleiterscheibe enthält etwa 1020 Akzeptoratome pro Kubikzentimeter. Die Akzeptoratome bestehen aus Galliumatomen und Indiumatomen, wobei vermutlich das Gallium in größerer Menge vorhanden ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Indium das Lösungsmetall, während das Gallium die aktive Verunreinigung darstellt. Eine Sperrschicht wird zwischen der stark dotierten neugebildeten P-Zone und dem stark dotierten Rest der Scheibe vom N-Leitungstyp gebildet. Eine Untersuchung von Querschnitten des Kristalls bei 80facher Vergrößerung zeigt, daß eine sehr gut ebene und gleichmäßige P-Zone von etwa 0,05 mm Dicke und ein sehr gut ebener PN-Übergang zwischen der P-Zone und der N-Zone der Halbleiterscheibe entstanden ist. Die Sperrschicht liegt parallel zu der ursprünglich frei liegenden Halbleiterseite.
Die Scheibe kann nunmehr in eine Mehrzahl von Dioden zerlegt werden. Da jedoch die P-Zone und die N-Zone bis zur Entartung dotiert worden sind, tritt beim Betrieb dieser Halbleiter der sogenannte Tunneleffekt auf, und die Halbleiter zeigen einen Ast negativen Widerstandes in ihrer Strom-Spannungs-Kurve.
Das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel enthält zwei zusätzliche und frei wählbare Parameter. Der erste dieser Parameter ist die Kühlungsgeschwindigkeit der Schmelze und der zweite der Temperaturgradient zwischen der Scheibe und der Schmelze. Eine geeignete Bemessung dieser zusätzlichen Parameter erlaubt es, gut ebene Sperrschichten von großer Fläche in einer genau bestimmbaren Tiefe innerhalb der Halbleiterscheibe zu erzeugen. Die Wahl des Temperaturgradienten erlaubt es, die Dicke desjenigen Teils der Halbleiterscheibe, der in der Schmelze gelöst wird, genau zu bestimmen. Diese Dicke läßt sich zwischen 0,0025 und 0,01 mm einstellen, indem eine Zunahme des Temperaturgradienten die Dicke des gelösten Teils der Scheibe erhöht. Die Ablösung einer dünnen Oberflächenschicht der Scheibe entfernt Verunreinigungen und stellt sicher, daß der neugebildete Teil der Scheibe dasselbe Kristallgitter besitzt, wie die ursprüngliche Scheibe. Eine Beeinflussung der Abkühlungsgeschwindigkeit der Schmelze beeinflußt die Gleichmäßigkeit des Niederschlags auf der Halbleiterscheibe. Wenn man die Abkühlungsgeschwindigkeit niedrig wählt, so treten keine Hohlräume und keine Einschlüsse auf, wie sie bei einer zu hohen Abkühlungsgeschwindigkeit möglich sind.
Bei einer Abwandlung des letzten Ausführungsbeispiels wird ein Temperaturgradient dadurch erzielt, daß man die erhitzte Halbleiterscheibe mit der geschmolzenen Charge in Berührung bringt, während sich beide auf derselben Temperatur (nämlich auf etwa 500° C in diesem Beispiel) befinden, und daß man dann das Rohr 13 und seinen Inhalt auf eine um etwa 5 bis 30° C höhere Temperatur erhitzt. Die geschmolzene Charge wird dann eine gewisse Menge von zusätzlichem Germanium aus dem auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden überschüssigen Germanium lösen und wird ferner eine gewisse Menge von Germanium in der Halbleiterscheibe lösen. Die nachfolgenden Verfahrensschritte der Kühlung und des Abgießens der Schmelze sind dieselben wie oben
ίο beschrieben.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch zahlreiche Abänderungen möglich. Es können nämlich beispielsweise großflächige und ebene I-P-Ubergange und I-N-Übergänge dadurch hergestellt
is werden, daß man von eigenleitenden Halbleiterscheiben ausgeht. Schichten aus Germanium-Silizium lassen sich auf diese Weise sowohl auf Scheiben aus Silizium wie auch aus Germanium herstellen. Ebenso kann man Schichten aus Galliumarsenid auf Scheiben aus Galliumphosphid erzeugen, da die Kristallformen in beiden Fällen die gleichen sind und die Gitterkonstanten fast übereinstimmen. Man kann ferner Elemente der Gruppe II des Periodischen Systems als Akzeptoren und die Elemente der Gruppe VI des Periodischen Systems als Donatoren für III-V-Verbindungen in den Halbleiterscheiben verwenden. Ebenso kann man Elemente der Gruppe I des Periodischen Systems als Akzeptoren und Elemente der Gruppe VII des Periodischen Systems als Donatoren für II-VI-Verbindungen verwenden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines legierten PN-Übergangs in einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe und ein einen Dotierungsstoff enthaltendes Legierungsmetall über den Schmelzpunkt des Legierungsmetalls erhitzt werden und das schmelzflüssige Legierungsmetall dann in Berührung mit der Scheibe gebracht wird, dadurchgekennzeichnet, daß bei einem Verfahren, bei dem die Halbleiterscheibe und das Legierungsmetall getrennt voneinander in einem gemeinsamen Gefäß so angeordnet werden, daß das Legierungsmetall sich in einem unteren Teil des Gefäßes befindet, und bei dem dann die Halbleiterscheibe und das Legierungsmetall erhitzt werden und das Gefäß so gekippt wird, daß mindestens eine Teilmenge des schmelzflüssigen Legierungsmetalls über eine freie Oberfläche der Halbleiterscheibe fließt, diese Teilmenge größer gewählt wird als die für das Anlösen dieser Oberfläche erforderliche Menge und nach dem Aufbringen des Legierungsmetalls die Halbleiterscheibe mit dem schmelzflüssigen Legierungsmetall mit einer einige wenige Grad Celsius pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit abgekühlt wird, derart, daß ein Teil des Legierungsmetalls epitaktisch auf der Halbleiterscheibe aufkristallisiert und eine dotierte Rekristallisationsschicht bildet, und anschließend das Gefäß erneut gekippt wird, derart, daß der Rest des Legierungsmetalls von der Halbleiterscheibe abfließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe auf eine höhere Temperatur erhitzt wird als das Legierungsmetall.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Legierungsmetall verwendet
wird, das den Halbleiterstoff in solcher Menge enthält, daß das Legierungsmetall bei der höchsten beim Legieren erreichten Temperatur gesättigt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 961913;
deutsche Auslegeschnft Nr. 1062 823;
deutsche Auslegeschrift T8810VIIIc/21g
kanntgemacht am 15.2.1956);
britische Patentschrift Nr. 781061; französische Patentschrift Nr. 1186 637; USA.-Patentschriften Nr. 2629672, 2821493;
Transistor Technology, Vol. DI, S. 182/183; Vol. I S. 66;
G m e 1 i η, »Handbuch der Anorganischen Chemie«, Germanium — Ergänzungsband, 1958, S. 366.
In Betracht gezogene ältere Patente: ίο Deutsdhes Patent Nr. 1115 367.
Hierzu 1 Bfatt Zeichnungen
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