DE2151052A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildung einer Silicium-Aluminium-Schicht auf einem Siliciumtraeger - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Bildung einer Silizium-Aluminium-Schicht auf einem Siliziumträger Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer Silizium-Aluminium-Schicht auf einem Siliziumträger.
• Aluminium ist eines der geeignesten Metalle zur Metallisierung von Halbleiteranordnungen. Derartige Halbleiteranordnungen umfassen sowohl einzelne Transistoren wie auch integrierte Schaltungen. Bei der Herstellung solcher Anordnungen ist es üblich, in einem Halbleiterträger Bereiche mit entgegengesetzter Leitfähigkeit als derjenigen des Halbleiterträgers zu erzeugen, um PN Übergänge zwischen dem Bereich und dem Träger zu bilden. Wegen der sehr kleinen Größe dieser Bereiche in dem Halbleiterkörper wurden große Anstrengungen gemacht, um die Metallisierung zur Herstellung von Kontakten für die einzelnen Bereiche zu vervollständigen. Ein solcher Bereich in einem Silizium-Halbleiter-Träger ist besonders anfällig gegen Beschädigungen bei Verwendung von Aluminium zur Herstellung der Kontakte, da Aluminium eine starke Affinität zu Silizium hat und mit dem letzteren reagiert und einen bestimmten Anteil Anteil des Siliziums aus dem Bereich, an dem der Kontakt gebildet werden soll, an sich zieht und verbraucht. Wenn das Aluminium sich mit dem Silizium verbindet, tritt eine Tiefenwirkung auf und das Aluminium bildet einen Streifen über einem PN Übergang, wodurch der Übergang kurzgeschlossen wird und die Halbleiterwirkung, die die Anordnung ausüben soll, gestört oder zerstört wird.
• Um zu verhindern, daß das Aluminium sich mit dem ihm nächsten verfügbaren Silizium verbindet, um sich zu sättigen, sollte das Aluminium gleichzeitig mit dem Silizium niedergeschlagen und auf gebracht werden. Auf diese Weise wird die Metallisierung oben auf der Halbleiteranordnung zum Anschluß der einzelnen Leitfähigkeitsbereiche und anderer Elemente, wie Widerständen, Kondensatoren und dergleichen, die an der Halbleiteranordnung angebracht sind, mit einer bestimmten Menge von Silizium gebildet, die integral mit dem Aluminium verbunden ist, um dessen Affinität gegenüber Silizium zu sättigen. Auf diese Weise greift das Aluminium das Silizium, das den Halbleiterkörper bildet, nicht in meßbarem Umfang an.
• Die Sättigung des Aluminiums infolge dessen Affinität gegenüber Silizium führt jedoch bei der Bildung des effektiven Xontaktes zwischen der Silizium-Aluminium-Metallisierungs-Schicht und dem Silizium-Halbleiterkörper zu Schwierigkeiten. Ein derartiger Kontakt wird gewöhnlich durch ein Legierungsverfahren hergestellt, wobei das Aluminium eine bestimmte Menge an Silizium verbraucht, bzw. sich mit ihm verbindet, um eine enge und integrale Verbindung zwischen den beiden Elementen herzustellen. Da nun die Aluminiumschicht sich teilweise mit Silizium gesättigt hat, legiert sie sich nicht zu stark mit dem Silizium-Halbleiterkörper. Um sie nun dazu zu bringen, sich mit diesem zu legieren, wenn diese Legierung nicht während der Ablagerung des Silizium-Aluminium-Filmes erfolgt, muß die Temperatur bei dem Verfahren so stark erhöht werden, daß sie bei der Herstellung der Halbleiter-Anordnung Schäden hervorruft.
• bisher Bisher wurde bei der Herstellung der Metallisierungs-Schicht das Silizium und das Aluminium verdampft und zwar mittels einer Verdampfung durch Entspannung. Die Entspannungsverdampfung verwendet eine Vorratsquelle, gewöhnlich in Form von Pellets oder in Form eines Drahtes, wobei der Anteil des Siliziums etwa 1 bis etwa 3% beträgt. Es wird eine sehr heiße Energiequelle verwendet und man läßt die Pellets aus Silizium-Aluminium auf diese Quelle fallen wobei sie unter Entspannung verdampft werden, wobei jedoch keine spezielle Kontrolle oder Steuerung des geschmolzenen oder verdampften Silizium-Aluminium-Gemisches erfolgt. Die Temperatur der Energiequelle wird zwischen etwa 2000 bis 22000C gehalten. Die Niederschlagsmengen des verdampften Silizium-Aluminiums auf einem Halbleiterkörper bei dieser Entspannungsverdampfung liegen über etwa 1000 Angström je Sekunde. Das Hauptproblem bei dieser Verdampfungsperiode liegt darin, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit überhaupt nicht gesteuert wird, da die Pellets oder der Draht mit der heißen Energiequelle in Berührung gebracht werden worauf das Gemisch schmilzt und dann verdampft und sich auf der Halbleiteranordnung niederschlägt. Es ist kein Verfahren zur Steuerung des Niederschlages bei Anwendung dieses Verdampfungsverf ahrens bekannt. Ein zweites ebenso kritisches Problem bei der Entspannungsverdampfung von Pellets oder Draht aus einem Silizium-Aluminium-Gemisch, besteht darin, daß das Silizium in den Pellets oder in dem Draht dazu neigt, zurUckzubleiben und nicht in die Aluminiumschmelze einzugehen. Die niedergeschlagene Silizium-Aluminium-Schicht enthält daher weniger Silizium als gewünscht. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, daß Silizium bei etwa 14200C und Aluminium bei 659,7°C schmilzt.
• Man nimmt an, daß die Neigung des Siliziums, zurückzubleiben, durch die Tatsache hervorgerufen wird, daß sein Schmelzpunkt beträchtlich höher liegt als derjenige des Aluminiums.
• Ein anderes Verfahren zur Verdampfung von Silizium und Aluminium zur Bildung von Metallisierungsschichten auf Halbleitervorrichtungen wird im Bereich von etwa 2000C durchgeführt. Die Bildung eines Silizium-Aluminium-Metallisierungsfilmes bei 2000C gewährleistet die Adhäsion die Adhäsion des Aluminiums an dem Halbleiterträger. Wie jedoch oben erwähnt, ist es erforderlich, den Kontakt zwischen dem Silizium-Aluminium-Film und dem Halbleiterbereich zu legieren, um einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Elementen zu schaffen. Bei dieser letztgenannten Methode ist es daher notwenig, einen Kontakt während eines zweiten Legierungsschrittes nach der Verdampfung zu bilden und daher die Temperatur des Halbleiterträgers auf einen relativ höheren Wert zu steigern, wobei die Gefahr besteht, daß sich die elektrischen Eigenschaften der zuvor eindiffundierten Bereiche der Anordnung ändern.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer Silizium-Aluminium-Schicht auf einem Halbleiterkörper anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und bei dem die Silizium-Aluminium-Metallisierung schicht einen vorgegebenen Siliziumanteil aufweist. Die Korngröße der Schicht soll dabei relativ groß sein.
• Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht, daß ein erwärmter Silizium-Träger in einer Kammer mit gasförmigen Silizium und gasförmigen Aluminium in Berührung gebracht wird und daß die Temperatur des Silizium-Trägers im Bereich zwischen etwa 400 und etwa 500°C gehalten wird.
• Vorzugsweise liegt der Siliziumanteil der Silizium-Aluminium-Schicht zwischen etwa 1 bis etwa 2 Gewichtsprozent. Die Korngröße liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 Mikron. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Anteil des Siliziums etwa 1,65% und die Korngröße etwa 5 Mikron betragen und die Bildung der Schicht in einem Temperaturbereich von etwa 480 bis etwa 4900C erfolgt.
• Zweckmäßigerweise wird ferner für die Verdampfung ein separater Aluminiumvorrat und ein separater Siliziumvorrat verwendet, wobei jeder Vorrat getrennt hinsichtlich der Temperatur und der Verdampfungsgeschwindigkeit gesteuert wird.
• Die Metallisierungs- Die Metallisierungsschicht wird zweckmäßigerweise während des Verdampfungsprozesses mit dem Silizium-Halbleiter-Träger verbunden.
• Das Silizium und das Aluminium wird somit gleichzeitig verdampft wobei die Temperatur von dem gewünschten Anteil an Silizium und von der gewünschten Korngröße abhängt.
• Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
• Fig. 1 zett hierbei schematisch die separate Verdampfung von Silizium und Aluminium.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Behälter für den Siliziumvorrat.
• Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2.
• Fig. 5 zeigt prozentual den Siliziumanteil der je Periode integral mit dem Aluminium gebildet wird.
• Fig. 6 zeigt den prozentualen Siliziumanteil abhängig von der verbrauchten Energie.
• Bei der Erfindung wird ein separater Siliziumvorrat und ein separater Aluminiumvorrat verwendet. Jeder Vorrat wird getrennt hinsichtlich der Temperatur gesteuert, um eine feste und vorgegebene Verdampfungsgeschwindigkeit bei jedem Vorrat zu erreichen. Mit jeder Vorratsquelle ist daher eine eigene Steuerung für die Verdampfungsgeschwindigkeit verbunden, wodurch die letztere bestimmt ist ehe der Halbleiterträger den Dämpfen der beiden Vorratsquellen ausgesetzt wird.
• Die Niederschlagstemperatur liegt im Bereich von etwa 400 bis etwa 500°C.
• 500°C. Diese gegenüber der oben genannten bisher verwendeten Temperatur bringt Vorteile bei der gleichzeitigen Verdampfung von Silizium und Aluminium bei der Herstellung der Metallisierungsschicht. Die erhöhte Temperatur führt zur Bildung von großen Korngrößen im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 Mikron, sie reduziert das Problem der sogenannten "Hillock-Dichte't, das gewöhnlich bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen auftritt, sie verringert den Elektronenübergang und bildet automatisch die Kontakte für den elektrischen Anschluß zwischen einem Bereich einer Leitfähigkeit in der Halbleiteranordnung und der auf diesem gebildeten Metalli sierungsschicht. Ein "Hillock" ist ein Ansatz oder eine Vorwölbung von Aluminium, die sich von der Oberfläche des Aluminiums aus aufbaut und dazu neigt, durch die Silizium-Dioxydschicht oder andere isolierende Glasschichten durchzubrechen und einen Kurzschluß mit weiteren Metallisierungsschichten über der dazwischenliegenden Passivierungsschicht zu bilden. Die Verwendung größerer Korngrößen im Bereich von 5 bis 15 Mikron verringert dieses Problem und falls derartige "Hillocks" überhaupt gebildet werden, so sind sie klein im Vergleich zu denjenigen, die bei den bisher bekannten Verfahren entstehen. Bei der größeren Korngröße entstehen diese Hillocks" sehr selten. Wenn sie jedoch entstechen, so liegt ihre Höhe im Bereich von nur etwa 2000 bis 3000 Angström.
• Der Elektronenübergang, der bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen beobachtet wird, betrifft den Massentransport von Aluminium längs eines Streifens unter hoher Stromdichte. Durch die Bildung großer Korngrößen wird der Elektronenübergang in den erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumfilmen stark reduziert.
• Die Anwendung von Niederschlagstemperaturen im Bereich von etwa 400 bis 5000C erhöht die Beweglichkeit des Aluminiums, wodurch man eine bessere Abdeckung oder Belegung von scharfkantigen Absätzen erhält, die gewöhnlich bei Halbleiteranordnungen vorhanden sind.
• Diese scharfkantigen Absätze entstehen bei der Bildung von öffnungen durch durch Passivierungsschichten auf der Oberfläche der Halbleiteranordnungen. Wenn es dann zum Beispiel nicht möglich ist, die Passivierungsschichten abzustreifen und eine gemeinsame einzige neue Passivierungsschicht zu bilden, erfordert das Problem dieser Absätze eine besondere Behandlung. Die größeren Korngrößen, die bei der Erfindung gebildet werden, lösen dieses Problem im wesentlichen durch die Steigerung der Temperatur und die Erhöhung der Beweglichkeit. Die größeren Körner neigen dazu, eine mittlere Temperatur anzunehmen, durch die eine höhere Beweglichkeit der Aluminiumatome erzeugt wird. Das Silizium in dem Aluminiumfilm erlaubt die Anwendung höherer Temperaturen, wodurch sich die höhere Beweglichkeit ergibt, ohne die flachen Sperrschichten oder Übergänge, an denen der Kontakt gebildet wird, zu legieren oder zu zerstören.
• Es ist somit möglich, die MetallisierungsschMhten bei sehr hohen Temperaturen aufzudampfen, ohne die Übergänge der Halbleiter-Träger, auf denen die Metallisierungsschichten abgelagert werden, zu legieren, und zwar infolge der Beweglichkeit der Aluminiumatome, da das Aluminium sich schnell auf der Oberfläche bildet, ohne die Übergänge oder Sperrschichten in den Halbleiter-Träger nachteilig zu beeinflussen. Diese Übergänge umfassen Bereiche von etwa 0,5 bis 1,5 Mikron.
• Bei der Aufdampfung des Aluminiums auf den Halbleiter-Träger hat man bisher angenommen, daß Temperaturen über 4500C vermieden werden müßten, da oberhalb dieser Temperatur das Aluminium dazu neigt, Silizium aus der Sperrschicht herauszuziehen und die Halbleiteranordnungen kurzzuschließen. Da bei Anwendung der Erfindung das Silizium und das Aluminium gleichzeitig verdampft wird, wird die Affinität des Aluminiums zu Silizium von Anfang an gesättigt, weshalb die Temperatur des Verfahrens den 4500C-Punkt überschreiten kann, da das Aluminium, das auf dem Halbleiter-Träger gebildet wird, das darunterliegende Silizium nicht an sich zieht und sich nicht mit ihm verbindet. Der Vorteil einer Verdampfung des Aluminiums bei Temperaturen über 4500C ist der, daß der auf dem Halbleiter-Träger niedergeschlagene Silizium-Aluminium-Film automatisch einen Kontakt mit diesem mit diesem herstellt, wobei die weitere Verfahrensstufe einer Legierung des elektrischen Kontaktes vermieden wird.
• Der Behälter für den Siliziumvorrat ist neuartig gestaltet, da gefunden wurde, daß das Silizium zweckmäßigerweise über einen bestimmten Bereich verteilt sein sollte und die Masse des Siliziums in vorgegebener Weise in dem Behälter angeordnet ist. Teile des Behälters haben eine besondere Größe um die Siliziummenge zu stützen und zu halten und trotzdem zu verhindern, daß der Behälter während der Verdampfung des Siliziums bzw. das Material des Behälters eine Reaktion eingeht. Der Behälter sollte ferner eine vorgegebene Masse haben, um der zur Erreichung der kritischen Verdampfungstemperaturen erforderlichen Strahlungsenergie ohne Beschädigung des Behälters zu widerstehen.
• Fig. 1 zeigt schematisch die Verdampfung des Aluminiums und des Siliziums nach der Erfindung. Die hierzu verwendete Verdampfungsvorrichtung ist in ihrer Grundausführung bekannt. Die Veränderungen, die zur Durchführung der Erfindung erforderlich sind, sind in der Zeichnung dargestellt und bezeichnet. Da bestimmte Maße für eine optimale Durchführung des Verfahrens wichtig sind, sind diese Maße angegeben. Eine Grundplatte 10 ist etwa 53mm unter einer Vielzahl von Drähten angeordnet. Diese Drähte sind Widerstands-Heizdrähte aus Wolfram mit einer Länge von etwa 7,5cm und einem Durchmesser von etwa 1mm und sie enthalten ein niederes Alkalimaterial. Das Aluminium ist auf den Drähten angeordnet und es wird durch die Wärme der Drähte verdampft. Ein Sensor 12 ist im wesentlichen auf dem Niveau der Basisplatte 10 und in einem Abstand von 250mm (9,9 Zoll) von der Mitte des Aufbaus angeordnet wobei diese Mitte durch das Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Der Deckel oder die Haube der Verdampfungsanlage ist mit einer Vielzahl von Halbleiter-Plättchen bedeckt, die in einer Linie angeordnet sind, die in einer Ebene liegt, die durch den Mittelpunkt 14 der Haube geht. Die Halbleiter-Plättchen liegen in dieser Ebene und drehen sich um diese mit 30 Umdrehungen je Minute.
• Ein Ein Siliziumvorrat 18 ist unter einer Blende 20 angeordnet, die verhindert, daß verdampftes Silizium aus dem Vorrat 18 die Halbleiter-Plättchen 16 erreicht, wenn die Blende geschlossen ist.
• Die Blende 20 ist mit einer Vielzahl von Klappen 22 versehen, die automatisch in Tätigkeit treten, wenn die Aluminium-Sensoren anzeigen, daß aus der Aluminium-Vorratsquelle der richtige Aluminiumanteil verdampft.
• Der Siliziumvorrat 18 wird durch den Widerstandswert des Vorrates 18 erwärmt, da der Vorrat an eine Spannungsquelle angeschlossen ist und ein Strom direkt durch den Siliziumvorrat 18 läuft. Es ist ein Monitor 24 zur Überwachung der Verdampfungsmenge oder Verdampfungsgeschwindigkeit des Siliziums vorgesehen, der aus einem Quarzkristall besteht, dessen Frequenz sich ändert abhängig von der auf ihm gebildeten Siliziummenge und der die Verdampfungsgeschwindigkeit des Siliziums einstellt, wie ansich bekannt ist.
• Der Sensor 24 ist in üblicher Weise aufgebaut, außer daß er mit einem wassergekühlten Kupfermantel 26 versehen ist, so daß er der starken Wärme widersteht, die bei der Verdampfung des Siliziums aus dem Vorrat 18 entsteht. Der Sensor 24 ist somit wassergekühlt.
• Das Meßelement in dem Sensor hat von der Oberfläche des zu verdampfenden Siliziums einen Abstand von 89mm (3,5 Zoll) ein weiterer Sensor 30 bestimmt die Gesamtmenge entweder nur des Aluminiums oder des Aluminiums und des Siliziums, die durch die Klappen 22 hindurchtritt und sich an dem Meßelement des Sensors 30 bildet. Der Sensor 30 gibt die Menge an Silizium und an Aluminium an, die sich auf den Halbleiter-Plättchen 16 niederschlägt. Es wird eine Vielzahl von Drähten 32 zur Erwärmung des Aluminiums verwendet.
• Im Betrieb werden die Heizdrähte, die mit der Silizium-Vorratsquelle 18 verbunden sind, zur Erhöhung der Temperatur des Siliziumvorrates verwendet, um die Verdampfung innerhalb der erforderlichen Verdampfungigeichwindigkeiton zu halten.
• Fig. 5 zeigt die Siliziummengen, die auf den Silizium-Halbleiter-Plättchen niedergeschlagen werden.
• Fig. 6 zeigt den Siliziumanteil über der in den Drähten 32 verbrauchten brauchten Energie. Ein Problem bestand in der Bestimmung des Siliziumanteiles in dem Aluminiumfilm, der sich mit der Temperatur ändert. Indem getrennte Ausgangsmengen verwendet werden, nämlich der Siliziumvorrat 18 und der Aluminiumvorrat 32, kann die Verdampfungsmenge des Siliziums durch den Sensor 24 und die Verdampfungsmenge des Aluminiums durch den Sensor 12 gesteuert werden, womit auch der Anteil des Siliziums in dem Aluminiumfilm nach Wunsch eingestellt werden kann. Ist die gewünschte Verdampfungsmenge an Silizium oder auch der Strom, der diese gewünschte Menge erzeugt eingestellt worden, so betätigt der Sensor 12 die Klappen 22, so daß das Silizium und das Aluminium.
• sich auf den Plättchen 16 niederschlagen kann und der Sensor 30 betätigt die Klappen, wenn der Niederschlag die erforderliche Gesamtdicke erreicht hat.
• Fig. 2 zeigt die Anordnung des Siliziumvorrates. Es ist ein Behälter 42 vorgesehen, der einen besonderen Querschnitt hat und zwei Träger 44, 46 an seinen Seiten aufweist. Die Träger bilden die elektrischen Anschlüsse zur Erwärmung des Siliziums. Das einzige Erfordernin an den Behälter 42 ist, daß er geometrisch so ausgebildet ist, daß das Silizium gleichmäßig über einen Bereich der Anlage verteilt ist.
• Infolge der hohen Temperaturen, die bei der Verdampfung des Siliziums angewendet werden, ist es wichtig, daß der Behälter 42 eine ausreichende Masse hat, um die sehr hohen Temperaturen auszuhalten.
• Der Behälter besteht daher aus Tantal mit einer Dicke von etwa 0,5mm. Der Behälter 42 ist vorzugsweise etwa 5cm lang und etwa 6 bis 6,5mm breit und er hat eh im wesentlichen massives Mitte stück, wie die Figuren 3 und 4 zeigen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Größe der Siliziumteile, die in dem Behälter 42 angeordnet werden, ein bestimmtes Verhältnis zur relativen Masse d-r Einrlchtung haben. Ze wurde festgestellt, daß große Siliziumklumpen ungeeignet sind, während relativ klein Siliziumstticke mit einem Gewicht von etwa 20Milligru einer Linie von etwa Von etwa 6- bis 6,5mm und einem Durchmesser von etwa 125nun geeignet sind, um die Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. die Verdampfungsmenge des Siliziums mit dem Aluminium beträclllich zu erhöhen. Die Zahlenwerte geben selbstverständlich nur bevorzugte Größen an, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
• Der Vorteil eines Trägers für den Siliziumvorrat mit einem langen zentralen Behälter liegt in der Möglichkeit, die Ansprechzeit ausreichend zu steuern, um automatisch den Niederschlag auf etwa 4 bis etwa 7 Angström je Sekunde einzuregeln. Ein dünner Behälter 42, wie er in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, ist insofern vorteilhaft, als die Verteilung des Siliziums die Erhöhung seiner Temperatur auf den hohen erforderlichen Wert gegenüber einem Aufbau erleichtert, in welchem das Silizium in Form eines konzentrierten Blockes oder dergleichen angeordnet ist. Um einen solchen Siliziumblock zu verdampfen ist ein höheres Temperaturniveau erforderlich.
• Der Siliziumvorrat ist relativ zu den Halbleiter-Plättchen 16 so angeordnet, daß das Silizium auf den Plättchen gleichmäßig verteilt wird. Relativ zum Deckel bzw. zu der Haube ist der Siliziumvorrat versetzt und senkrecht zum Deckel angeordnet, so daß der Dampfstrom gesteuert wird, um das Silizium senkrecht zur Achse des Deckels gleichmäßig zu verteilen. Die Mitte des Siliziumvorrates ist etwa 89mm vom Rand der Haube entfernt und der Durchmesser der letzteren beträgt etwa 40cm (15,75 Zoll).
• Der verwendete Verdampfer hat eine Stabheizung, die hinter den Plättchen 16 angeordnet ist. Ferner ist ein Thermoelement zwischen der Haube und dem Heizgerät angeordnet, das zweckmäßigerweise etwa 12 bis 13mm von der Haube entfernt liegt. Die angegebenen Temperaturen beziehen sich auf die von dem Thermoelement gemessenen Temperaturen.
• Die Heizstäbe erwärmen die Rückseite der Plättchen 16 durch Infrarot-Strahlung während die Vorderseite der Plättchen durch das auf den Plättchen niedergeschlagene Aluminium erwärmt wird. Die angenäherte Plättchentemperatur bei einer Halbleiteranordnung mit einer flachen Sperrschicht die eine Dicke von etwa 7000 Angström hat, liegt etwa liegt etwa im Bereich von 490 bis 5000C relativ bei dem Thermoelement.
• Bei einem durchgeführten Beispiel wurde ein Anteil von 2% Silizium in dem Aluminium erreicht, wobei das Thermoelement annähernd eine Temperatur von 490°C enzeigte une die Korngröße etwa 5 Mikron betrug.
• Bei einem anderen Beispiel erhielt man einen Siliziumanteil von 1% wobei das Thermoelement eine Temperatur von etwa 480°C anzeigte und die Korngröße etwa 5 Mikron betrug.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also die Temperatur von 450°C überschritten werden, die man normalerweise als die höchste Temperatur ansaht bei der Aluminium mit Erfolg auf Silizium-Halbleiter-Anordnungen niedergeschlagen werden kann, ohne die Anordnung nachteilig zu beeinflussen. Man hat bisher angenommen. daß wenn Aluminium bei einer Temperatur oberhalb von 450°C niedergeschlagen wird, daß es dann Silizium aus der Oberfläche herauszieht, der der Kontakt gebildet wird. Wenn ;e e Oberfläche, @ r der der Kontakt gebildet wird ein Emitter-Bereich geringer Größe ist, so wird der Bassi-Emitter-Übergang nur durch eine kleine Menge seitlich angeordnetem Siliziumoxyd-Passivierungsglases geschützt.
• Unter diesen Umständen dringt das Aluminium durch dieses Glas ein und schließt des Basis-Emitter-Übergang kurz.
• Durch die Erfindung erreicht man einen Siliziumanteil von 1 bis 2% im Aluminiumfilm und es kann die obere Temperatur um etwa 5C auf etwa 5000C gesteigert werden, wobei aer kontakt während des Verdampfungsprozesses gebildet wird.
• Durch Verwendung getrennter Vorratsquellen fjr das Aluminium und das Silizium und durch getrennte Steuerung der beiden Verdampfungsgeschwindigkeiten ist es möglich, gleichmäßige Filme aus Silizium-Aluminium abzulagern, wobei das Aluminium gesättigt ist und kein Silizium aus der Siliziumoberfläche entzieht, auf der es niedergeschlagen wird. Etwas Silizium sollte jedoch von dem Aluminium normalerweise aufgenommen werden, um einen guten Kontakt mit der Siliziumoberfläche herzustellen. Durch. Verwendung eines Siliziumanteils anteils von 1 bis 2% in dem Aluminium und durch Anwendung von Temperaturen im Bereich von 450 bis 5000C bildet die Silizium-Aluminium-Schicht einen guten elektrischen Kontakt mit der Silizium-Oberfläche. Hierdurch wird vermieden, daß die Halbleiteranordnung in einer getrennten Arbeitsstufe erneut erwärmt werden und die Kontakte legiert werden müssen. Da das Aluminium bereits in weitem Umfang gesättigt ist, wäre diese nachfolgende Temperaturerhöhung so hoch, daß sie die zuvor in dem Halbleiterkörper gebildeten Dotierungs-Niveaus nachteilig beeinflussen würde.
• Man erhält ferner den zusätzlichen Vorteil einer Erhöhung der Beweglichkeit des Aluminiums. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Abdeckung oder Belegung von den bei Halbleiter-Oberflächen vorhandenen Absätzen durch die Aluminlum-Silizium-Schicht.

Claims (25)

PATENTANSPRUCHE

1. Verfahren zur Bildung einer Silizium-Aluminium-Schicht auf einem Silizium-Träger, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der erwärmte Silizium-Träger in einer Kammer mit gasförmigen Silizium und mit gasförmigen Aluminium in Berührung gebracht wird, und daß die Temperatur des Silizium-Trägers im Bereich zwischen etwa 400 und etwa 500°C gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c ts -n e t , daß der Anteil des gasförmigen Siliziums etwa 1 bis etwa 2 Gewichtsprozent des gasförmigen Gemisches aus Silizium und Aluminium beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Temperatur des Silizium-Trägers abhängig von dem prozentualen Siliziumanteil des Silizium-Aluminium-Gemisches eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Verdampfung des Siliziums und des Aluminiums voneinander getrennte Vorratsquellen an Silizium und Aluminium verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Siliziumvorrat, aus dem das Silizium verdampft wird, über eine relativ große Fläche verteilt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Vorräte des zu verdampfenden Aluminiums und des zu verdampfenden Siliziums getrennt von dem Silizium-Träger angeordnet werden; daß ferner die beiden Vorräte getrernt erwärmt werden, um unabhängig voneinander die overdampfut;gsmengen einstellen zu können; daß die Verdampfungsmengen bzw.

Verdampfungsgeschwindigkeiten unabhängig voneinander getrennt für das Silizium und das Aluminium. gemessen werden; und daß der Silizium-Träger der gasförmigen Silizium-Aluminium-Mischung abhängig von den Meßwerten der Verdampfungsmengen ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Aufnahme des zu verdampfenden Siliziums ein Träger aus Tantal verwendet wird, in welchem das Silizium über eine große Fläche verteilt angeordnet wird, daß ferner das Verhältnis der Masse des Siliziums zu der Masse des Trägers so gehalten wird, daß eine Reaktion des Trägers während der Erwärmung des Siliziums verhindert wird und daß ferner verhindert wird, daß der Träger mit dem Silizium eine Reaktion eingeht oder beibehält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n r z e i c h n e t, daß auf dem erwärmten Silizium-Träger das dampfformige Silizium-Aluminium-Gemwsch niedergeschlagen wird, daß die Gesamtmenge des auf dem Träger niedergeschlagenen Gemisches gemessen wird, und daß der Niederschlag des Silizium-Aluminium-Gemisches auf dem erwärmten Silizium-Träger beim Erreichen der durch die Messung angezeigten Gesamtdicke beendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z £ i c h n e t, daß auf dem erwärmten Silizium-Träger eine Schicht aus Silizium-Aluminium gebildet wird, die eine Korngröße unter 15 Mikron aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des Silizium-Trägers entsprihend der gewünschten Korngröße eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Silizium-Anteil an der Silizium-Aluminium-Schicht etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des Silizium-Trägers abhängig von dem prozentualen Silizium-Anteil in dem gasförmigen Silizium-Aluminium-Gemisch eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Korngröße etwa 5 Mikron beträgt, daß der Silizium-Anteil der Silizium-Aluminium-Schicht etwa 2 Gewichtsprozent beträgt, und daß die Temperatur des Silizium-Trägers etwa 4900C beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Korngröße etwa 5 Mikron, der Silizium-Anteil an der Silizium-Aluminium-Schicht etwa 1 Gewichtsprozent und die Temperatur des Silizium-Trägers etwa 4800C beträgt.

15. Verfahren zur Bildung einer Silizium-Aluminium-Schicht auf einem Silizium-Halbleiter-Träger nach Anspruch 1, wobei der Halbleiter-Träger eine erste Leitfähigkeit hat und Bereiche mit entgegengesetzter Leitfähigkeit aufweist, wobei auf dem Träger eine Isolierschicht angeordnet ist, die mit Öffnungen versehen ist, durch die der Träger und die Bereiche freigelegt werden, wobei zwischen den freigelegten Teilen des Trägers und der Bereiche einerseits und dieser Schicht andererseits ein elektrischer Kontakt gebildet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der erhitzte Silizium-Halbleiter-Träger mit einem Gemisch aus gasförmigem Aluminium und gasförmigem Silizium in Berührung gebracht wird wobei der Silizium-Anteil 1 bis 2 Gewichtsprozent der Mischung beträgt, und daß die Temperatur des Silizium-Halbleiter-Trägers im Bereich zwischen 4500C und 5000C gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Verdampfung des Siliziums und des Aluminiums getrennte Quellen verwendet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das zu verdampfende Silizium gleichmäßig über eine relativ große Oberfläche verteilt wird, indem das Silizium in eine Vielzahl einzelner Stücke unterteilt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf dem erwärmten Silizium-Halbleiter-Träger eine Silizium-Aluminium-Schicht gebildet wird mit einer Korngröße unter etwa 15 Mikron.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des erwärmten Silizium-Halbleiter-Trägers abhängig von der Korngröße in dieser Schicht eingestellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des Silizium-Halbleiter-Trägers abhängig von dem prozentualen Siliziuin-Anteil des gasförmigen Silizium-Aluminium-Gemisches eingestellt wird, um eine vorgegebene Korngröße zu bilden.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch Heizeinrichtungen, um das zu verdampfende Silizium unds zu verdampfende Aluminium, die getrennt voneinander angeordnet sind, getrennt voneinander zu erwärmen, ferner durch getrennt voneinander angeordnete Meßgeräte (12, 24) um unabhängig und getrennt die Verdampfungsmenge des Siliziums und diejenige des Aluminiums zu messen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das zu verdampfende Silizium gleichmäßig über eine relativ große Fläche verteilt ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das zu verdampfende Silizium und das getrennt von ihm angeordnete zu verdampfende Aluminium getrennt von dem Silizium-Träger angeordnet ist, auf dem das Silizium-Aluminium-Gemisch niedergeschlagen wird.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das zu verdampfende Silizium in einem Behälter 42 aus Tantal angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, g e k e n n -z e i c h n e t durch ein Meßgerät (30) zur Messung der gesamten auf dem Silizium-Träger niedergeschlagenen Menge des Siliz ium-Aluminium-Gemisches.