DE2517252A1

DE2517252A1 - Halbleiterelement

Info

Publication number: DE2517252A1
Application number: DE19752517252
Authority: DE
Inventors: Thomas Richard Anthony; Harvey Ellis Cline
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-04-18
Publication date: 1975-11-06
Also published as: US3988766A; SE7504932L; JPS50159256A; FR2269201A1

Description

Halbleiterelement

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement mit einem Körper aus halbleitendem Material, der einen ersten Leitfähigkeitstyp und einen ersten spezifischen Widerstand hat sowie zwei gegenüberliegende Hauptoberflächen aufweist, welche die obere und die untere Oberfläche des Körpers bilden. Mehr im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Halbleiterelement mit einem Körper aus halbleitendem Material, in dem viele Übergangsbereiche gebildet sind, sowie ein Zonenschmelzverfahren mit einem Temperaturgradienten und eine Diffusions-Wärmebehandlung zu dessen Herstellung.

W.G. Pfann beschreibt in seinem Buch "Zone Melting", erschienen bei John Wiley & Sons, Inc. (I966) ein Zonenschmelzverfahren mit

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thermischem Gradienten zur Herstellung von P-N-übergangsbereichen in der Masse eines Halbleitermaterials. Bei diesem Verfahren werden entweder Folien oder Drähte einer geeigneten metallreichen Flüssigkeit in einem thermischen Gradienten durch ein Halbleitermaterial bewegt. Hinter der wandernden Flüssigkeitszone wird dotiertes flüssiges epitaxiales Material zurückgelassen. Dieses Verfahren des Zonenschmelzens mit einem Temperaturgradienten ist zwei Jahrzehnte lang zur Herstellung vieler verschiedener Halbleiterelemente benutzt worden.

In verschiedenen Druckschriften ist die Stabilität der Tröpfchen für die Thermowanderung und sind bevorzugte planare Orientierungen ebenso wie kritische Abmessungen der Tröpfchen beschrieben worden, die deren Thermowanderung beeinflussen.

Nach den in dem obigen Buch von Pfann und den anderen Druckschriften beschriebenen Verfahren können im Falle eines Zonenschmelz Verfahrens mit einem Temperaturgradienten und einer einzelnen flüssigen Tröpfchenzone oder einer einzelnen flüssigen Folienzone nie mehr als ein P-N-Übergangsbereich und im Falle eines ZonenschmelzVerfahrens mit einem Temperaturgradienten und einer einzelnen flüssigen Drahtzone nie mehr als zwei P-IJ-übergangsbereiche gebildet werden. In anderen Worten können nach den bekannten Verfahren nie mehr als eine Leitfähigkeitsart und eine Region spezifischen Widerstandes durch ein einzelnes Zonenschmelzverfahren mit einem Temperaturgradienten in den Halbleiterkörper eingeführt werden.

Für viele Arten von Halbleiterelementen werden jedoch in einem Körper aus halbleitendem Material mehr als zwei Regionen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps oder mehr als zwei Regionen unterschiedlichen spezifischen Widerstandes benötigt. So benötigt ein üblicher gesteuerter Siliziumgleichrichter oder Thyristor mindestens vier Regionen unterschiedlicher spezifischer Leitfähigkeit und Leitfähigkeitstyps, um als ein solches Element zu wirken. Im einzelnen benötigt ein gesteuerter Halbleitergleichrichter

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vier aneinander—grenzende Regionen von P -, N-, P- und N -Leitfähigkeitstyp. Solche Elemente konnten bisher mit einem Zonenschmelz verfahren mit einem Temperaturgradienten aus einem Halbleiterkörper mit N-Leitfähigkeitstyp hergestellt werden, indem man diesen drei getrennten und aufeinanderfolgenden Zonenschmelzverfahren mit einem Temperaturgradienten unterwirft, um die P -, P-und N -Regionen in dem Körper aus Halbleitermaterial mit N-Leitfähigkeitstyp zu erzeugen.

Jedes getrennte Zonenschmelzverfahren mit einem Temperaturgradienten erfordert Zeit, erforderte separate fotolithografische und Ätzstuf en, getrennte Stufen zum Aufbringen von Metall, und : separates Behandeln mit einem thermischen Gradienten. Es ist daher klar, daß vier oder mehr nacheinander ausgeführte Zonenschmelzverfahren mit thermischen Gradienten in nachteiliger Weise die Endausbeute an Elementen eines solchen kombinierten Verfahrens vermindern würden.

Es ist demnach erwünscht, ein Verfahren zu haben, mit dem man mehr als eine Region eines neuen spezifischen Widerstandes und Leitfähigkeitstyps in einen Körper aus halbleitendem Material unter Verwendung einer einzelnen flüssigen Zone mit einem einzelnen Zonenschmelzverfahren mit einem Temperaturgradienten einbringen kann.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterelement geschaffen, das einen Körper aus halbleitendem Material umfaßt mit einem ersten ausgewählten Leitfähigkeitstyp, einem ersten ausgewählten spezifischen Widerstand und zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen, welche die obere und die untere Oberfläche des Körpers bilden. Eine erste Region im wesentlichen gleichmäßiger Breite und spezifischen Widerstandes mit einem zweiten ausgewählten Leitfähigkeitstyp wird in dem Körper gebildet. Die erste Region erstreckt sich zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des Körpers und endet in diesen. Das Material der ersten Region umfaßt rekristallisiertes Halbleitermaterial

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des Körpers, in dem mit Pestkörperlöslichkeit mindestens zwei Halbleiter-Sotierungsmetalie enthalten sind. Das DiffusionsveriBGgen jedes Metalles in dem Material der ersten Hegion ist verschieden. Das "etall niit dem geringsten Diffus ions vermögen hat die größte Konzentration in der ersten Region. Es wird mindestens eine sweite Region eines dritten ausgewählten Leitfähigkeitsfcyp In dem' Körper gebildet und stößt an die erste Region. Di® mindestens eine zweite Region erstreckt sich zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des Körpers und endet in diesen. Bst ausgewählte Leitfähigkeitstyp der mindestens einen zweiten Eegion ist durch das in Tester Lösung in der ersten Region vorhandene Halbleiter-Dotierungsmetall bestimmt;, welches das nächstgröSere Difftisionsvermcgen in Vergleich su dem ersten Halbleiter-•"otigFtuiHgssetEll aufweist» Dsr- spezifische Widerstand der mindestens einen straiten Regien ist in einer gegebenen Ebene dieser Hegion j die ini wesentlichen senkrecht zu der oberen und der unteren Oberfläche iss Körpers verläuft_s iai wesentlichen der gleiche und isit zunehmendem Abstand von der ersten Region weist jede Ebsiie₅ die im wesentlichen parallel zu der oberen und der unteren Oberfläche das Körpers "i?erläuft_s einen abnehmbaren spezifischen Widerstand auf.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Körper aus Halbleitermaterial, der gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist,

Figur 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Körpers nach Figur 1,

Figuren 3* 4»5 und 6 Querschnitte des Körpers aus Halbleitermaterial nach Figur 1, behandelt gemäß der vorliegenden Erfindung,

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Figuren 7 und 8 Querschnitte einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterelementes,

Figur 9 eine isometrische Ansicht des Halbleiterelementes nach den Figuren 7 und 8,

Figur 10 eine isometrische Ansicht ein Transistors, der mehrere ringförmige Übergangsbereiche gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert,

Figur 11 einen Querschnitt der Konzentrationsprofile der Dotierungsverunreinigungen in einem Element mit mehreren Übergangsbereichen der in Figur 9 gezeigten Art,

Figur 12 einen Querschnitt durch einen Thyristor, der gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, und

Figur 13 einen Querschnitt eines Transistors, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Figur 1 ist ein Körper 10 aus halbleitendem Material mit einem ausgewählten spezifischen Widerstand und einem ersten Leitfähigkeitstyp gezeigt. Der Körper 10 weist gegenüberliegende Hauptoberflächen 12 und 14 auf, welche die obere und die untere Oberfläche des Körpers sind. Das halbleitende Material des Körpers kann Silizium, Germanium, Siliziumkarbid, Galliumarsenid, eine Halbleiterverbindung aus einem Element der Gruppe II und einem Element der Gruppe VI des Periodensystems und eine Halbleiterverbindung aus einem Element der Gruppe III und einem Element der Gruppe V des Periodensystems sein. Zur nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung der Erfindung wird davon ausgegangen, daß der Körper 10 aus einem halbleitenden Silizium-Material mit N-Leitfähigkeitstyp besteht.

Der Körper 10 aus Silizium wird mechanisch poliert, chemisch geätzt, um beschädigte Oberflächen zu entfernen, mit deioni-

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siertem Wasser gespült und in Luft getrocknet. Auf der Oberfläche 12 des Körpers IO wird eine säurebeständige Maske 16 aufgebracht. Vorzugsweise besteht die Maske aus Siliziumoxid, das entweder thermisch aufgewachsen oder nach irgendeinem dem Fachmann bekannten Verfahren auf die Oberfläche lH aufgedampft worden ist. Unter Anwendung der bekannten fotolithografischen Techniken wird ein Fotoresistlack bzw. ein durch Belichten beständig gemachter Lack, wie Kodak Metal Etch Resist, auf die Oberfläche der Siliziumoxidschicht 16 aufgebracht. Der Resistlack wird durch Erhitzen bei einer Temperatur von etwa 80⁰C getrocknet. Eine geeignete Maske einer Linie oder eines Tröpfchens der vorbestimmten Breite oder des vorbestimmten Durchmessers wird auf der Schicht aus Fotoresistlack angeordnet und das Ganze UV-Licht ausgesetzt. Nach der Belichtung wird die Schicht des Fotoresistlackes in Xylol gewaschen und dadurch ein Fenster in der Maske geöffnet, wo die Linie oder das Tröpfchen erwünscht ist, um die in dem Fenster freigelegte Siliziumoxidschicht 16 selektiv ätzen zu können.

Das selektive Ätzen der Schicht 16 aus Siliziumoxid wird mit einer gepufferten Fluorwasserstoffsäurelösung (NH₁-F-HF) ausgeführt. Das Atzen wird so lange fortgeführt, bis ein zweites Fenster, das dem Fenster in der Fotoresistlackmaske entspricht, in der Schicht 16 aus Siliziumoxid geöffnet ist und somit einen selektiven Teil der Oberfläche 12 des Körpers 10 aus Silizium freilegt. Der behandelte Körper 10 wird mit deionisiertem Wasser gespült und getrocknet. Der Rest der Fotoresistmaske wird durch Eintauchen in konzentrierte Schwefelsäure bei l80°C oder durch Eintauchen in eine Mischung von einem Volumenteil H₃O₂ und einem Volumenteil konzentrierter Schwefelsäure entfernt.

Das selektive Ätzen der freigelegten Oberfläche des Körpers 10 wird mit einer gemischten Säurelösung ausgeführt. Die gemischte Säurelösung besteht aus 10 Volumenteile* 70 ί-iger Salpetersäure, k Volumenteilen 100 Jt-iger Essigsäure und 1 Volumenteil 48 ϊ-iger Fluorwasserstoffsäure. Bei einer Temperatur von 20bis

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30 ⁰C ätzt die gemischte Säurelösung selektiv das Silizium des Körpers 10 alt einer Geschwindigkeit von etwa 5 Mikron pro Minute. In "die Oberfläche 12 des Körpers 10 wird unterhalb jedes Fensters der Oxidschicht 16 eine Vertiefung 13-eingeätzt» Das selektive litzen wird fortgesetzt_s bis die Tiefe der Vertiefung 2.8 et~#a gleich der Breite des Fensters In der Silisiiunoxiuscfciefet 16 ist, Ss wurde jedoch festgestellt₅ daS die. Vertiefung IB !isise größere Tiefe als etwa 100 Mikron haben sollte_a weil sonst ©in Unterschneiden der Siliziumoxidschicht 16 eintritt. Das Unters ehr.eiden der Schicht 16 aus Siliziumoxid hat eine nachteilig® "«\τ·- kung auf die Breite und richtige Ausrichtung bsw, Lage des duieh den Körper 10 zu bewegenden Metall-⁵¹Drahtesⁱ³ oder-3?öpfcfcens„ Sin litzen für etwa 5 Minuten bei einer Temperatur top. 25'^u0 fWa?t zu einer Vertiefung 18 mit einer Tiefe von 25 bis 30 MkZ⁸Gn bei einer Fensterbreite von 10- bis 5GO Mikron. Ώβτ geätzte Körper 10 wird in destilliertem Masser gespült und trockengeblasen * Ein Gas j wie z. B. Freon, Argon und ähnliche_s ist für das Trocknen des behandelten Körpers 10 bevorzugt geeignet.

Der behandelte Körper 10 wird dann in einer Metallfeedampfungskammer angeordnet. Es wird eine Metallschicht 20 auf den verbleibenden Teilen der Schicht 16 des Siliziumoxids und auf dem freigelegten Silizium in den Vertiefungen 18 niedergeschlagen. Das Metall in den Vertiefungen oder Trögen 18 sind die Metalldrähten die durch den Körper 10 bewegt werden sollen. Das Metall der Schicht 20 umfaßt ein Material, das mindestens 2 Elemente enthält, die dem Halbleitermaterial des Körpers 10 N- bzw. P-Leitfähigkeit verleihen können und die unterschiedliche Diffusionskoeffizienten in dem Halbleitermaterial des Körpers 10 im festen Zustand haben. Die Dicke der Schicht 20 ist etwa gleich der Tiefe der Vertiefung 18. Wenn daher die Vertiefung l8 20 Mikron tief ist, dann ist auch die Schicht 20 20 Mikron dick. Ein geeignetes Material für die Schicht 20 ist Zinn, das insgesamt ein Atomprozent Aluminium und Antimon enthält, wobei das Atomverhältnis von Aluminium zu Antimon weniger als 3 beträgt uid

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ein geeignetes Material für den Körper 10 ist N-leitendes SiIi-

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zium mit einer Trägerkonzentration von etwa 10 Trägern/cnr und einem spezifischen Widerstand von 6 Ohm-em. Vor dem Wandern der Metalldrähte oder -tröpfchen in den Vertiefungen 18 durch den Körper 10 aus Silizium wird die überschüssige Metallschicht 20 von der Siliziumoxidschicht 16 auf geeignete Weise entfernt, wie durch Abschleifen mit einem Karbidpapier, dessen Schleifteilchen eine Größe von etwa 25 Mikron (entsprechend 600 grit) haben.

Die bevorzugten Verfahren des Aufbringens des Metalles 20 auf den Siliziumkörper 10 sind die mittels eines Elektronenstrahls unter Verwendung eines rotierenden Tiegels mit mehreren Fächern (im Englischen"multi-turret") und ähnlichem, um alle Bestandteile der Metallschicht nacheinander aufzubringen, ohne daß dazwischen dem Sauerstoff ausgesetzt wird, damit nur wenig, wenn überhaupt, Sauerstoff in die Metallschicht eingeschlossen werden kann.

Es wurde gefunden, daß das Aufdampfen der Metallschicht 20 bei einem Druck von weniger als 5 x ΙΟ"⁵ Torr ausgeführt werden sollte Ist der Druck größer als 5 x 10""* Torr, dann dringt das in den Vertiefungen 18 niedergeschlagene Metall nicht zuverlässig in das Silizium ein und wandert nicht zuverlässig durch den Körper Es wird angenommen, daß die Metallschicht dann mit Sauerstoff gesättigt ist, der die Reduktion einer dünnen Siliziumschicht durch das Metall verhindert, wobei die Siliziumschicht auf der Siliziumoberfläche gebildet wird, wenn diese der Luft ausgesetzt ist_; und so wird ein gutes Benetzen der benachbarten Oberfläche des Siliziums verhindert.

Umfaßt der Metalldraht oder das -tröpfchen drei Elemente, wie

z. B. Zinn, Aluminium und Antimon, dann erhält man die in Figur gezeigte Struktur. Die Metallschicht 20 besteht dann ursprünglich aus den drei Schichten 17j 19 und 21 der gewünschten Metalle.

Es wird z.B. die Schicht 17 aus Zinn bis zu einer Dicke von etwa

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100.000 S mit dem Elektronenstrahl aufgedampft. Dann wird die Zinnquelle abgedeckt und eine Aluminiumquelle freigelegt und eine Aluminiumschient 19 In einer Dicke von etwa 1800 8 auf die Zinnschicht 17 aufgedampft. Dann deckt man die Aluminiumquelle ab und öffnet eine Antimonquelle und dampft eine Antimonschicht mit einer Dicke von etwa 360 8 auf die Aluminiumschicht 19 auf. Nach der Entfernung des überschüssigen Metalls 20 unter Zurücklassung nur des thermisch zu bewegenden Tröpfchens 18 wird zu Beginn des Verfahrens die Metall-Legierung der Schicht 20 gebildet. Die in Berührung mit dem Material des Körpers 10 stehende Metall-Legierung beginnt den- Legierungsprozeß mit diesem Material und damit ist die Thermowanderung des Tröpfchens eingeleitet.

Die Schicht 20 aus der Metall-Legierung kann aber auch nach einem von zwei anderen Verfahren aufgebrächt werden. Eines dieser Verfahren ist die gleichzeitige Aufbringung der verschiedenen Elemente der Legierung gleichzeitig aus mehreren Metallquellen. Jede Metallquelle enthält eines der Elemente. Das andere Verfahren besteht darin, die Metall-Legierungsschicht 20 aus einer Quelle der Metall-Legierung, welche die erwünschten Elemente der Legierungsschicht 20 umfaßt, aufzubringen. In Jedem Falle muß die Betriebstemperatur, der Dampfdruck der verschiedenen Metallelemente und die Bedampfungszeit sorgfältig berücksichtigt werden.

Der behandelte Körper 10 wird dann in einer Apparatur für die Thermowanderung angeordnet, die nicht dargestellt ist, und man läßt den Metalldraht oder das Metalltröpfchen in der Vertiefung 18 mit einem Zonenschmelzverfahren mit einem thermischen Gradienten durch den Körper 10 wandern^ Ein thermischer Gradient von etwa 50°C/cm zwischen der unteren Oberfläche I^, welche die heiße Fläche ist, und der oberen Oberfläche 12, welches die kalte Fläche ist, hat sich bei einer mittleren Temperatur des Körpers 10 von 700 bis 135O⁰C als geeignet erwiesen. Das Verfahren wird lange genug ausgeführt, damit der Metalldraht oder das Metalltröpfchen durch den Körper 10 wandert. Ein Zinndraht mit einem Gesamtgehalt von 1 Atomprozent Antimon und Aluminium

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und einem Durchmesser von 20 Mikron wandert bei einem thermischen Gradienten von 50 C/cm in einer Zeit von etwa 3 Stunden etwa 0,25 bis 0,37 mm (entsprechend 10 bis 15 tausendstel Zoll) durch einen Siliziumkorper.

Hat das Material der in der Vertiefung 18 gebildeten Schicht die Gestalt eines Metalltröpfchens, dann sollte es nicht gestattet werden, daß der thermisch durch den Körper 10 wandernde Tropfen sich darin verfestigt. Die Verfestigung des Tröpfchens 20 innerhalb des Körpers 10 kann nämlich schwere innere Belastungen und selbst Brüche des Materials verursachen, welche die physikalischen Eigenschaften des Körpers 10 nachteilig beeinflussen. Es ist sogar ein vollständiges Versagen des behandelten Körpers 10 möglich.

Es ist festgestellt worden, daß bei einem Körper 10 aus Silizium, Germanium, Siliziumkarbid, Galliumarsenid und ähnlichem Halbleitermaterial, das wandernde Metalltröpfchen 20 eine bevorzugte Gestalt hat, die dazu führt, daß die Region 22 die gleiche Querschnittsgestalt aufweist wie das wandernde Tröpfchen 20. In einer Kristallachsenrichtung der thermischen Bewegung des Tröpfchens 20 von ^lll^ bewegt sich dieses als dreieckiges Plättchen das in einer (lll)-Ebene liegt. Das Plättchen ist an seinen .Kanten durch (112)-Ebenen begrenzt. Ein Tröpfchen 20 mit einer Kante von mehr als 0,1 cm ist instabil und zerbricht während des Wanderns in mehrere Tröpfchen. Ein Tröpfchen 20, das kleiner ist als 0,0175 cm, wandert, da die Oberfläche dann eine Barriere bildet, überhaupt nicht in den Körper 10 hinein.

Die Tröpfchen-Wanderungsgeschwindigkeit bei einem auferlegten thermischen Gradienten ist eine Funktion der Temperatur, bei der die thermische Wanderung des Tröpfchens 20 ausgeführt wird. Bei hohen Temperaturen in der Größenordnung von 1050 bis l400°C steigt die Tröpfchenwanderungsgeschwindigkeit rasch mit steigender Temperatur an. Für Aluminiumtröpfchen in Silizium ist

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eine Geschwindigkeit von 10 cm/Tag oder 1,2 χ 10 cm/Sek. erhältlich.

Die Tröpfchen-Wanderungsgeschwindigkeit wird auch durch das Tröpfchenvolumen beeinflußt. In dem Aluminium/Silizium-System nimmt die Tröpfchen-Wanderungsgeschwindigkeit um einen Paktor von 2 ab, wenn das Tropfchenvoiumen um einen Faktor von 200 verringert wird.

Ein Tröpfchen 20 wandert in der <100> -Kristallachsenrichtimg thermisch als eine Pyramide, die durch vier vorwärts_weisende (111)-Ebenen und eine rückwärtige (100)-Ebene begrenzt Ist. Die sorgfältige Kontrolle des thermischen Gradienten und der Wanderungsgeschwindigkeit ist eine Notwendigkeit. Anderenfalls kann clifc Region 22 mit Krümmungen und Knicken gebildet werden. Ss scheint, daß eine nicht gleichmäßige Auflösung der vier vorwärt swe is enden (111)-Facetten stattfindet, da sie sich nicht immer mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit auflösen. Eine nicht gleichmäßige Auflösung der vier nach vorn weisenden (Hl)-Facetten kann dazu führen, daß die reguläre Pyramidengestalt des Tröpfchens zu einer trapezförmigen Gestalt verzerrt wird.

Wird das Zonenschmelzen mit einem thermischen Gradienten so ausgeführt, daß eine planare Region 22 entsteht, dann hat das Metall in der Vertiefung 18 die Form eines Metalldrahtes. Die Vertiefungen 18 sind dann trogförmig ausgebildet und die Metalldrähte werden darin abgeschieden. Die bevorzugten planaren Orientierungen für die Oberflächen 12 und Ik₃ die bevorzugten Drahtrichtungen und die entsprechenden bevorzugten Richtungen für die thermische Wanderung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

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Tabelle

Scheiben	Wanderungs-	Stabile Draht	Stabile Draht
ebene	richtung	richtungen	größen
(100)	<100>	<011> + )	<100 Mikron
		<0Ϊ1> +)	.000 Mikron
(110)	<110>	<1Ϊ0>₊)	<150 Mikron
(111)	<111>	^ha) <Ο1Ϊ>
		<ιοΐ>	< 500 Mikron

b)

Mikron

c) Jede andere

Richtung in ₊<500 Mikron der (111)-Ebene )

) Die Stabilität des wandernden Drahtes ist abhängig von der Ausrichtung des thermischen Gradienten mit der bzw. <111"7-Achse.

+ Gruppe a ist stabiler als Gruppe b, die wiederum stabiler ist als Gruppe c.

Es ist festgestellt worden, daß die thermische Wanderung von Tröpfchen und Metalldrähten in einer inerten Gasatmosphäre bei einem positiven Druck ausgeführt werden kann, wobei der Körper aus Halbleitermaterial eine dünne Scheibe mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa 0,25 mm (entsprechend ein lOOstel Zoll) ist.

Nach Beendigung des Zonenschmelzen mit einem Temperaturgradienten wird der Metalldraht oder -tropfen, der durch den Körper 10 auf die Oberfläche 14 gewandert ist, durch selektives Ätzen oder Schleifen

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entfernt. Der danach erhaltene, behandelte Körper 10 ist in Figur 3 gezeigt. Die thermische Wanderung des Metalldrahtes bzw. -tropfchens in der Vertiefung 18 durch den Körper 10 führt zu einem Körper 10 mit einer planaren bzw. säulenförmigen Region aus rekristallisiertem Halbleitermaterial des Körpers 10, die die Metalle gelöst enthält, aus denen das Tröpfchen oder der Draht zusammengesetzt war. Die Region 22 weist eine im wesentlichen konstante gleichmäßige Konzentration der jeweiligen Verunreinigungsmetalle durch die gesamte planare bzw. säulenförmige Region auf. Es kommen wegen der Natur des Verfahrens und der Veränderung der Zusammensetzung der Materialien einige Variationen der Konzentration vor, wie sich leicht aus den Phasendiagrammen der beteiligten Materialien ergibt. Die Variation ist jedoch immer sehr gering und ohne Bedeutung. Die Dicke im Falle einer planaren Geometrie und der Durchmesser im Falle einer säulenförmigen Geometrie in der Region 22 ist für die gesamte Region im wesentlichen konstant. Die periphere Oberfläche der Region umfaßt teilweise die obere Oberfläche 12 und die untere Oberfläche I¹J des Körpers 10. Das verbleibende Material des Körpers wird zwischen den Regionen 24 aufgeteilt. Die aneinanderstoßenden Oberflächen der Regionen 24 und 22 bilden eine Grenze 26, die ein P-N-übergangsbereich sein kann, wenn die Regionen 24 und entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben.

Der die Regionen 22 und 24 aufweisende Halbleiterkörper 10 wird weiter behandelt, indem man die Oxidschicht 16 und die verbliebene Vertiefung 18 durch mechanisches Schleifen und Polieren entfernt, wodurch man einen Körper 10 erhält, wie er in Figur 4 abgebildet ist, bei dem die obere Oberfläche 12 und die gegenüberliegende untere Oberfläche 14 eben poliert und planar sind.

Es wird eine neue schützende Oxidschicht 14 durch Aufwachsen oder in anderer Weise auf die gegenüberliegenden Hauptoberflächen 12 und 14 des Körpers 10 aufgebracht, wie in Figur 5 gezeigt. Entweder gleichzeitig oder danach wird der Körper 10, der die Region 24 eines ersten Leitfähigkeitstyps und eines ersten spezi-

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fischen Widerstandes und die Region 22 aufweist, welche die entsprechenden Dotierungsverunreinigungen enthält, die durch die metallreiche geschmolzene Zone in dem rekristallisierten Halbleitermaterial der Region 22 zurückgelassen wurden, einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Die Wärmebehandlung ist ein Festkörperdiffusionsprozeß, der bei ausreichend hoher Temperatur und für eine ausreichend lange Zeit ausgeführt werden muß, damit eine beträchtliche Menge der in der Region 22 enthaltenen rasch diffundierenden Dotierungsverunreinigung während der Pestkörperdiffusion aus der Region 22, die durch die peripheren Grenzflächen 2o begrenzt ist, heraus- und in die Region 2k hineindiffundiert, während die langsam diffundierende Dotierungsverunreinigung hauptsächlich in der Region 22 zurückgehalten wird. Eine beträchtliche Menge der rasch diffundierenden Dotierungsverunreinigung ist als die Minimalmenge definiert, die erforderlich ist, um einen Teil der Region 2k des ersten Leitfähigkeitstyps und einen ersten spezifischen Widerstand, der an die Region 22 angrenzt, in eine neue Region 28 mit einem ausgewählten zweiten spezifischen Widerstand und einem zweiten Leitfähigkeitstyp umzuwandeln. Die Konzentration der rasch diffundierenden Dotierungsverunreinigung der Metallschicht 20 der Figur 1 muß daher groß genug sein, damit ausreichend rasch diffundierende Verunreinigung verfügbar ist, um den Leitfähigkeitstyp der Region 28 zu bestimmen.

In Figur 6 ist ein Halbleiterelement 50 in Form eines Transistors abgebildet, der durch Anbringen von elektrischen Zuleitungen k2, kk und k6 an die entsprechenden Regionen 22, 28 und 2k vervollständigt wurde.

Das Element 50 weist drei Regionen 2k, 28 und 22 abwechselnden Leitfähigkeitstyps und unterschiedlicher spezifischer Widerstände auf..Durch die aneinanderstoßenden Oberflächen der Regionenpaare 22 und 28 und 28 und 2k entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps werden die P-N-Übergangsbereiche 26 und 30 gebildet. Das in das rekristallisierte Halbleitermaterial der Region 22 eingebrachte langsamer diffundierende Dotierungsmittel wird zum größten Teil in der Region 22 zurückgehalten und bestimmt den ausgewählten

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Leitfähkeitstyp und den spezifischen Widerstand der Region 22. Die Konzentration des langsamer diffundierenden Dotierungsmaterial in der Region 22 muß größer sein als die Konzentration des rascher diffundierenden Dotierungsmaterials in der Region 22, nachdem die Diffusionswärmebehandlung nach der thermischen Wanderung stattgefunden hat. So garantiert z. B. ein atomares Ver-

zu Antimon

hältnis von Aluminium/von weniger als 3 zu 1 in der ursprünglich aufgebrachten Metallschicht 20 der Figur 1, daß das langsamer diffundierende Antimon in der Region 22 in einer heileren Konzentration verbleiben wird als das rascher diffundierende Aluminium und daß daher das Antimon den Leitfähigkeitstyp der Region 22 bestimmen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand v.on Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Herstellung einer N-P -N - P -N-Anordnung mit einer Mehrzahl von Übergängen unter Anwendung einer Linienwanderung.

Ein Körper aus mit Antimon dotiertem Silizium-Halbleitermaterial mit einem N-Leitfähigkeitstyp und einem spezifischen Widerstand von 6 Ohm-cm sowie einer Dicke von etwa 0,37 mm wurde gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt, um eine Struktur herzustellen, wie sie in Figur 4 gezeigt ist. Das Liniehtröpfchen in der Vertiefung 18 umfaßte Zinn, das insgesamt ein Atomprozent Aluminium und Antimon mit einem Atomverhältnis von Aluminium zu Antimon von etwa 2 zu 1 enthielt. Die Gesamtdicke der aufgebrachten Schichten betrug 10 Mikron. Der Metalldraht wurde bei einer Temperatur von 1100⁰C _+ 10⁰C thermisch durch den Körper 10 bewegt.

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Das Vakuum wurde bei 2 χ 10 Torr gehalten. Das überschüssige Metall des Drahttröpfchens wurde durch mechanisches Polieren, entfernt. Es wurde eine rekristallisierte Region aus Halbleitermaterial, die Aluminium, Antimon und Zinn enthielt, in dem Körper gebildet.

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Der so behandelte Körper wurde In einem Diffusionsofen in einer Stickstoffatmosphäre angeordnet und auf eine Temperatur von etwa 1200⁰C + 2°C erhitzt und eine halbe Stunde bei dieser Temperatur gehalten. Das Aluminium mit der höchsten Diffusionsgeschwindigkeit diffundierte seitlich am weitesten und veranlasste die Bildung einer Region mit P-Leitfähigkeitstyp in einer Dicke von etwa 6 Mikron. Das Antimon, das eine geringere DiffusIonsgeschwindigkeit als Aluminium hat, blieb im wesentlichen vollständig in der rekristallisierten Region und verlieh dieser eine N -Leitfähigkeit. Die Verunreinigungskonzentration des Antimons ist größer als die des In der rekristallisierten Region verbliebenen Aluminiums. Die Diffusion des Zinns ist unwichtig, da Zinn im wesentlichen kein den Leitfähigkeitstyp des Siliziums veränderndes Material ist (im Englischen "Intrinsic material" genannt). Die erhaltene Struktur hatte einschließlich des Materials des Körpers mit N-Leitfähigkeitstyp eine N-P⁺-N⁺-P⁺-N-Konflguration.

Unter Verwendung elektrischer Sonden wurden elektrische Tests durchgeführt. Die erhaltenen Resultate zeigten, daß in dem Ele-r ment an den aneinanderstoßenden Oberflächen der Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps P-N-Übergangsbereiche vorhanden waren. Die Auswertung des Materials unter Anwendung einer Sondenprüfung mit Ausbreitungswiderstand zeigte, daß die Konfiguration N-P -N -P -N war und an der Grenzfläche jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ein P-N-übergangsbereich vorhanden war.

Es wurde auch gefunden, daß durch Verringerung der Menge von Aluminium und Antimon in der Metallschicht 20 bei Aufrechterhaltung des Atomverhältnisses von Aluminium zu Antimon von 2 zu mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Thermowanderung eines einzelnen Linientröpfchens ein Element mit einer N-P-N-P-N-Konfiguration hergestellt werden kann.

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Weiter wurde festgestellt, daß ein Element mit einer ringförmigen N -P -N-Konfiguration durch Thermowänderung nur eines einzelnen Tröpfchens, gefolgt von der Wärmebehandlung, um ein Element aus der rekristallisierten Region hinauszudiffundieren, die durch das gewanderte Tröpfchen gebildet wurde, hergestellt werden kann.

Beispiel 2

Herstellung einer P-N-P -N -P -N-P-Anordnung aus einem einzelnen Linientröp fchen.

Ein Körper aus Bor-dotiertem Halbleitermaterial mit P-Leitfähigkeitstyp und einem spezifischen Widerstand von 10 Ohm-cm wurde hergestellt, wie oben mit Bezug auf den Körper 10 für die Thermowanderung eines Metalldrahtes beschrieben. Der Metalldraht umfaßte eine Legierung aus Zinn, Aluminium, Antimon und Phosphor. Das Aluminium, Antimon und Phosphor waren die wichtigsten Elemente und sie weisen unterschiedliches Diffusionsvermögen in dem Halbleitermaterial des Körpers in festem Zustand auf. Der Metalldraht wurde in der Vertiefung niedergeschlagen, und er umfaßte eine Mehrzahl von Metallschichten aus einer ersten Aluminiumschicht mit etwa 2500 8 Dicke, die in Kontakt mit dem Halbleitermaterial angeordnet war, einer zweiten Schicht aus Phosphor mit einer Dicke von etwa 100 8, die auf der ersten Schicht aus Aluminium angeordnet war, einer dritten Schicht aus Antimon mit einer Dicke von etwa 500 8, die auf der zweiten Schicht angeordnet war und einer vierten Schicht aus Zinn mit einer Dicke von etwa 136 000 8, die auf der dritten Schicht aus Antimon angeordnet war. Die Dicke der Schichten war so ausgewählt, um eine Metalldraht-Legierungszusammensetzung von 99 Atomprozent Zinn und insgesamt 1 Atomprozent Aluminium, Phosphor und Antimon zu schaffen. Das Atomverhältnis von Aluminium zu Antimon war kleiner als 3 und das Atomverhältnis von Aluminium zu Phosphor war größer als 30. Der mit der Metallschicht versehene Körper wurde in einem Ofen in Argon von 1 Atmosphäre

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angeordnet. Der Ofen wurde auf eine Temperatur von 1100⁰C + 10⁰C erhitzt und ein thermischer Gradient von 50°C/cm wurde vertikal in dem Körper aus Halbleitermaterial eingestellt. Der metallreiche Draht wurde zu Beginn des Wanderungszyklus durch miteinander Legieren der Metalle der vier Schichten gebildet. Während des weiteren Erhitzens wanderte der Metalldraht thermisch durch den Körper und bildete dabei eine rekrlst-allisierte Region mit Verunreinigungen aus Zinn, Phosphor, Aluminium und Antimon, die in der rekristallisierten Region gelöst waren. Die Struktur des Körpers ist in Figur 7 gezeigt, in der der Körper 110 eine obere Oberfläche 112 und eine untere Oberfläche Il4 aufweist, und die rekristallisierte Region Ist mit 122 bezeichnet, während die Regionen mit P-Leitfähigkeitstyp des ursprünglichen Körpers 110 mit 124 bezeichnet sind. An der Grenzfläche der beiden Regionen 122 und 124 wurde ein Übergangsbereich 126 gebildet.

Das überschüssige Metall des Drahtes wurde durch selektives Ätzen in Weißätzmittel (im Englischen "white etch" genannt) entfernt. Der behandelte Körper 110 wurde dann in einem Diffusionsofen angeordnet und auf eine Temperatur von etwa 900⁰C + 2°C erhitzt und für 100 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Bei dieser Ofentemperatur liegt das Diffusionsvermögen D von Phosphor (P), Aluminium (Al) und Antimon (Sb) in der Reihenfolge

Unter Bezugnahme auf die Figuren 8 und 9 diffundierte daher der Phosphor am weitesten aus der Region 122 und bildete die N-leittenden Regionen 132. Das Aluminium diffundierte etwas weniger weit und bildete die P -leitenden Regionen 128. Im wesentlichen das gesamte Antimon blieb in der Region 122 und wandelte deren Leitfähigkeit in N⁺-Leitfähigkeit um.

Eine Prüfung der Struktur durch Anwenden der Ausbreitungswiderstands-Sondentechniken bestätigte, daß die Struktur des Körpers P-N-P -N -P -N-P war. An den Grenzflächen der aneinanderstoßenden Oberflächen von 122 und 128, 128 und 132 und 132 und 124 waren die Übergangsbereiche 126, 130 und 134 gebildet.

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Beispiel 3

Herstellung eines Elementes mit einer kreisringförmigen N -P -N-Anordnung aus einem einzelnen Tröpfchen.

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß nur ein einzelnes inetallegierungsreiches Tröpfchen thermisch durch den Körper mit P-Leitfähigkeit bewegt wurde. Die Struktur des erhaltenen Körpers ist in Figur 10 gezeigt. Gleiche Bezugszahlen sind für gleiche Teile wie oben verwendet, nur daß sich die Konfiguration der Struktur der Region geändert hat.

Es wurden an dem hergestellten Körper elektrische Tests ausgeführt. Die Ergebnisse zeigten, daß die Region 132 vom N-Leitfähigkeitstyp war und sich ein P-N-übergangsbereich 13^ an der Grenzfläche der aneinanderstoßenden Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet hatte. Die Region 128 war vom P Leitfähigkeitstyp, und es war ein P-N-übergangsbereich 130 an der Grenzfläche der Regionen 132 und 128 entgegengesetzten Leitfähigkeit styps gebildet worden. Die Region 122 hatte !^-Leitfähigkeit und es hatte sieh ein P-N-übergangsbereich 126 an der Grenzfläche der Regionen 128 und 122 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet-

Im allgemeinen werden die geeigneten Dotierungsmittel für die verschiedenen Schichten der eine Vielzahl von Übergangsbereichen aufweisenden Elemente auf der Grundlage ihres Leitfähigkeitstyps (P oder N) und ihres Diffusionsvermögens ausgewählt. Das am rasche_sten diffundierende Dotierungsmittel eines bestimmten Legierungströpfchens führt zur Bildung der dotierten Region, die am weitesten entfernt ist von der ursprünglichen Tröpfchenspur. Das am zweitschnellsten diffundierende Dotierungsmittel wird die nächst innere Schicht bilden usw. Schließlich bestimmt das am langsamsten diffundierende Dotierungsmlttel den Leitfähigkeitstyp der ursprünglichen Tröpfchenspur. Diese Gesamtsituation ist in Figur 11 abgebildet, in der die Konzentrationsprofile der Dotierungsverunreinigungen I, II und III für den Querschnitt der

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der Figur 9 gezeigt sind. Dieses Profil kann zusammengefaßt werden durch D_T< D_II< D_IIT, wobei D, der Diffusionskoeffizient des Dotierungsmittels der innersten Schicht_s P₁₁ der Diffusionskoeffizient des Dotierungsmittels der mittleren Schicht und Dj₁₁ der Diffusionskoeffizient des Dotierungsmittels der äußersten Schicht ist.

Im allgemeinen ist die Dotierungsmittel-Konzentration C^ (x₅t) in Region 2^4 nach der/ Thermowanderung durchgeführten Wärmebehandlung für eine Dauer t gegeben durch die Gleichung

C₁ (x,t) = C I erfc j g-^- ⁽¹⁾

xiorin χ der Abstand von der ursprünglichen Tröpfchenspur der Region 22 aus rekristallisiertem Halbleitermaterial ist, C° die Konzentration der i-ten Dotierungsverunreinigung in der Region "22 aus rekristallisiertem Halbleitermaterial und O^ der Diffusionskoeffizient der i-ten Dotierungsverunreinigung in dem Halbleitermaterialkörper 10 ist. C° ist gegeben durch die Gleichung

Cj = x£ C* (2)

worin X. der Atomanteil der i-ten Dotierungsverunreinigung in dem flüssigen metallreichen Tröpfchen und c|? die feste Gleichgewichtslöslichkeit der i-ten Dotierungsverunreinigung in dem Halbleitermaterial des Körpers 10 bei der Temperatur des Zonenschmelzverfahrens ist. Aus der obigen Gleichung (1) und der Tatsache, daß ^dt<^dtt ^ttt» ^{ist es aus Fi}&^ur 8 klar, daß ^I^^II^^III )^wenn ^-^e entsprechenden Regionen 22, 28 und 32 den gewünschten Leitfähigkeitstyp und spezifischen Widerstand haben sollen. Durch Verwendung der festen Löslichkeiten der Dotierungsverunreinigungen in dem Halbleitermaterial des Körpers und der Diffusionskoeffizienten der Dotierungsverunreinigungen im festen Zustand im Halbleitermaterial des Körpers 10 können die geeigneten Dotierungsverunreinigungs-Atomanteile X?, die in dem ursprünglichen metallreichen flüssigen Tropfen oder Draht

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vorhanden sein sollen, aus Gleichung 2 und der Bedingung ^CI^>0II^⁰III ^bestlmmt werden.

In Figur 12 ist ein N -P-N-P-HaIbleiterschalter gezeigt, der die lamellare Struktur des behandelten Körpers der Figur 8 wiedergibt. Die mit gleichen Bezugszahlen bezeichneten Teile entsprechen denen der Figuren 6 und 8. Eine Oxidschicht, wie z. B. Siliziumoxid 16, wird auf die Oberfläche 12 des Körpers 10 aufgebracht, so daß Fenster über der Region 122 und über einer Region 124 vorhanden sind. Unter Anwendung von geeigneten fotolithografischen Techniken und Verfahren zum Abscheiden von Metall werden die Metallschichten 18 und 20 auf die entsprechenden Regionen 122 und 124 des Elementes aufgebracht. Dann werden elektrische Zuleitungen 150 und 154 an den Metallkontaktschichten 18 und 20 befestigt, um einen Halbleiterschalter mit vier Regionen und zwei Übergangsbereichen zu erhalten.

In Figur 13 ist ein Transistor 200 abgebildet, der eine andere Ausführungsform des Transistors 50 der Figur 6 und des Elementes der Figur 10 bildet und der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Der Transistor 200 umfaßt einen Körper 210 aus halbleitendem Material mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, einem ausgewählten spezifischen Widerstand und zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen 212 und 214, welche die obere und die untere Oberfläche des Körpers 210 bilden. Drei aneinanderstoßende Regionen 216, 218 und 220 abwechselnden und entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die jede einen ausgewählten spezifischen Widerstand aufweisen, wurden in dem Körper 210 gebildet. An den Grenzflächen der Regionenpaare 216 und 218 sowie 218 und 220 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sind die P-N-Übergangsbereiche 222 und 224 gebildet. Die Grenzfläche 222, die durch die aneinanderstoßenden Oberflächen gebildet wird, ist ein P-N-übergangsbereich, wobei die Region 220 und der Körper 210 vorzugsweise einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen.

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Die Region 216 wurde durch Zonenschmelzen mit einem Temperaturgradienten in der gleichen Weise gebildet, wie dies mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß das Tröpfchen thermisch bis zu nur einer ausgewählten Tiefe von der Oberfläche, an der man die Thermowanderung begann, bewegt wurde. Der Thermowanderungsprozeß wurde gestoppt, der thermische Gradient umgekehrt und das Tröpfchen entlang der gleichen Achse zu der ursprünglichen Ausgangsoberfläche 212 thermisch zurückbewegt und der Überschuß entfernt. Das Ergebnis ist eine Region 216 rekristallisierten Materials 210, das in fester Löslichkeit zwei oder mehr Dütierungsverunreinigungen enthält.

Eine neue Schicht Siliziumoxid, die in Figur 13 nicht gezeigt ist, oder ein anderes geeignetes Material, wurde auf die Oberflächen des Körpers 210 aufgebracht, um ein Herausdiffundieren der Dotierungsverunreinigungen, die in dem Material der Region 216 vorhanden sind, während der nachfolgenden Wärmebehandlung zu vermeiden. Der behandelte Körper 210 wurde in einer zirkulären Weise wie oben zu einer geeigneten erhöhten Temperatur erhitzt und dort für eine ausreichende Zeit gehalten, damit die Dotierungsverunreinigungen aus der Region 216 gemäß der vorliegenden Erfindung herausdiffundieren können unter Bildung der Regionen 218 und 220. Dann wurden mit den Regionen 216, 218 und 220 die elektrischen Zuleitungen 228, 230 und 232 fest verbunden, um den funktionellen Transistor 200 der Figur 13 zu erzeugen.

In der Endstruktur umfaßt die Region 216 rekristallisiertes Material des Körpers 210 mit Dotierungsverunreinigungen in fester Löslichkeit darin. Das Dotierungsmaterial mit dem geringsten Diffusionsvermögen ist das dominierende Dotierungsmaterial darin und bestimmt den Leitfähigkeitstyp und den spezifischen Widerstand der Region 216. Die Verunreinigungskonzentration ist im wesentlichen konstant durch die ganze Region 21b und die Region 216 weist eine im wesentlichen gleichmäßige Breite auf.

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Die Regionen 218 und 220 wurden durch Diffusion gebildet und ihr Leitfähigkeitstyp und ihr spezifischer Widerstand sind abgeleitet von den entsprechenden Verunreinigungen zunehmenden Diffusionsvermögens. Der spesifische Widerstand der Region 218 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Region 216 ab. Weisen die Regionen 216 und 218 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf, dann wird durch die aneinanderstoßenden Oberflächen ein P-N-übergangsbereich 222 gebildet. Der spezifische Widerstand der Region 222 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Region 218 ab. P-N-Übergangsbereiche 224 und 226 werden gebildet₂ wann <I® aneinanderstoßenden Regionen und/oder das Material des ursprünglichen Körpers entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

11.j Halbleiterelement mit einem Körper aus halbleitendem Material mit einem ersten ausgewählten Leitfähigkeitstyp und einem ersten ausgewählten spezifischen Widerstand sowie zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen, welche die obere und die untere Oberfläche des Körpers bilden, gekennzeichnet durch

eine erste Region im wesentlichen gleichmäßiger Breite und spezifischen Widerstandes mit einem zweiten ausgewählten Leitfähigkeitstyp in dem Körper, wobei sich die erste Region über eine vorbestimmte Strecke von einer der beiden Hauptoberflächen in den Körper erstreckt und das Material der ersten Region rekristallisiertes Halbleitermaterial des Körpers ist, das in fester Löslichkeit mindestens zwei Halbleiter-Dotierungsverunreinigungen enthält, deren Diffusionsvermögen in dem Material der ersten Region voneinander verschieden ist, und mindestens eine zweite Region eines dritten ausgewählten Leitfähigkeitstyps in dem Körper und an die erste Region anstoßend, wobei sich die mindestens eine zweite Region einen vorbestimmten Abstand von der gleichen Oberfläche wie die erste Region in den Körper hinein erstreckt, der ausgewählte dritte Leitfähigkeitstyp durch die feste Löslichkeit, des Halbleiterdotierungsmittels der ersten Region bestimmt ist, das das nächstgrößere Diffusionsvermögen gegenüber dem ersten Halbleiterdotierttngsmittel aufweist, wobei der spezifische Widerstand der mindestens einen zweiten Region in irgendeiner gegebenen Ebene, die im wesentlichen parallel zu den aneinanderstoßenden Oberflächen zweier Regionen verläuft, im wesentlichen die gleiche ist und irgendeine Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu den aneinanderstoßenden Oberflächen zweier Regionen verläuft, mit zunehmendem Abstand von der ersten Region einen abnehmenden spezifischen Widerstand aufweist.

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2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die erste und die zweiten Regionen zwischen den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen erstrecken und in diesen enden, die erste Region eine säulenförmige Region ist und eine zweite Region einschließt, wobei die zweite Region ringförmig und in angrenzendem Kontakt um die erste Region herum angeordnet ist.
3. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper und die erste Region einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und die zweite Region einen zweiten und entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist und daß ein erster P-N-übergangsbereich vorhanden ist, der durch die aneinanderstoßenden Oberflächen der ersten und zweiten Region gebildet wird und daß ein zweiter P-N-übergangsbereich vorhanden ist, der durch die aneinanderstoßenden Oberflächen der zweiten Rägion und des Körpers gebildet ist.
4. Halbleiterelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Halbleitermaterial ausgewählt ist aus Silizium, Siliziumkarbid, Germanium und Galliumarsenid.
5. Halbleiterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper einen N-Leitfähigkeitstyp aufweist und das halbleitende Material Silizium ist, das Dotierungsmaterial der ersten Region Antimon und das Dotierungsmaterial der zweiten Region Aluminium ist.
6. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine dritte Region eines vierten ausgewählten Leitfähigkeitstyps in dem Körper gebildet ist, wobei jede dritte Region an die zweite Region stößt und die mindestens eine dritte Region sich für eine vorbestimmte Strecke von der gleichen Hauptoberfläche des Körpers wie die erste und die zweite Region in den Körper hinein erstreckt und der ausgewählte Leitfähigkeitstyp der dritten

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Region bestimmt ist durch die feste Löslichkeit des Halbleiterdotierungsmetalls der ersten Region, das das nächstgrößere Diffusionsvermögen hat als das zweite Halbleiterdotierungsmetall und der spezifische Widerstand der mindestens einen dritten Region in irgendeiner gegebenen Ebene, die im wesentlichen parallel zu den aneinanderstoßenden Oberflächen der zweiten und dritten Regionen verläuft,- im wesentlichen der gleiche ist und in irgendeiner Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu den aneinanderstoßenden Oberflächen der zweiten und dritten Region verläuft, mit zunehmendem Abstand von der zweiten Region ein abnehmender spezifischer Widerstand vorhanden ist.
7. Halbleiterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Regionen sich zwischen den beiden Hauptoberflächen erstreckt und in diesen endet, die erste Region eine säulenförmige Region ist und eine zweite Region vorhanden ist, die ringförmig und in anstoßendem Kontakt mit der ersten Region um diese herum angeordnet ist, eine dritte Region vorhanden ist, die ringförmig und in anstoßendem Kontakt um die zweite Region herum angeordnet ist.
8. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn et, daß die erste und die zweiten Regionen planare Regionen sind, die sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen erstrecken und in diesen enden und zwei zweite Regionen vorhanden sind und die erste Region zwischen den beiden zweiten Regionen angeordnet ist und in aneinanderstoßendem Kontakt mit diesen steht.
9. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelementes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

Bilden einer Schmelze eines ausgewählten Metalls auf einem ausgewählten Teil einer Hauptoberfläche eines Körpers aus

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Halbleitermaterial mit zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen, wobei das Metall mindestens zwei Halbleiter-Dotierungsmetalle umfaßt j deren Diffusionsvermögen voneinander verschieden ist,

Einstellen eines ersten thermischen Gradienten im wesentlichen entlang einer Achse des Körpers senkrecht zu den beiden gegenüberliegenden iiauptoberf lachen,

thermisches Bewegen der mindestens einen Schmelze aus ausgewähltem Metall in dem Körper in Richtung der höheren Temperatur des thermischen Gradienten von der einen Hauptoberfläche für eine vorbestimmte Distanz um eine Region rekristallisier- ten Materials des Körpers zu bilden,

die in fester Löslichkeit das ausgewählte Metall enthält, Erhitzen des so behandelten Körpers auf eine Temperatur und für eine Zeit, die ausreicht, um einen Teil des ausgewählten Metalls aus der rekristallisierten Region nach außen zu diffundieren, um eine zweite Region in anstoßendem Kontakt mit der rekristallisierten Region zu bilden, wobei die zweite Region einen zweiten ausgewählten Leitfähigkeitstyp und einen ausgewählten spezifischen Widerstand hat und sieh die zweite Region für eine vorbestimmte Distanz von der gleichen Hauptoberfläche wie die erste Region in den Körper erstreckt,

wobei der ausgewählte Leitfähigkeitstyp durch die feste Löslichkeit des Halbleiter-Dotierungsmetalles der ersten Region bestimmt ist, der das nächstgrößere Diffusionsvermögen gegenüber dem ersten Halbleiter-Dotierungsmetall hat, wobei der spezifische Widerstand der zweiten Region in irgendeiner Ebene, die im wesentlichen parallel zu den aneinanderstoßenden Oberflächen der ersten und zweiten Region verläuft, im wesentlichen der gleiche ist und in irgendeiner Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu den aneinanderstoßenden Oberflächen der beiden Regionen verläuft, mit zunehmendem Abstand von der ersten Region der spezifische Widerstand abnimmt.

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