DE1564608B2

DE1564608B2 - Verfahren zum herstellen eines transistors

Info

Publication number: DE1564608B2
Application number: DE1966S0103928
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Phys. 8011 Hohenbrunn; Schembs Wolfgang Dipl.-Phys. 8000 München Meer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-23
Filing date: 1966-05-23
Publication date: 1976-11-18
Also published as: AT267613B; NL6703638A; US3535771A; DE1564608A1; CH500590A; SE356636B; GB1137373A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Transistors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Ein solches Verfahren ist in der NL-OS 64 04 321 beschrieben. Dort wird die Aufgabe behandelt, Emitter- und Basiselektrode in möglichst geringem Abstand nebeneinander auf der Germaniumoberfläche zu erzeugen. Ein ähnliches Verfahren ist in der DT-OS 15 21 990 behandelt. Aus »Proc. IRE« Vol.48, No. 9 (Sept. 1960), S. 1642—1643 war außerdem bekannt, bei der Herstellung eines Transistors, von einem als Kollektor des Transistors vorgesehenen scheibenförmigen Halbleiterkristall auszugehen und an dessen einer Oberflächenseite eine einkristalline Schicht desselben Halbleitermaterials und vom gleichen Leitungstyp epitaktisch abzuscheiden, um dann in dieser Schicht die Basis- und die Emitterzone des Transistors mit den entsprechenden Elektroden zu erzeugen. Schließlich war es aus der US-PS 26 95 852 bekannt, in einen Halbleiterkristall zum Zwecke der Erzeugung eines pn-Übergangs einzulegierende Elektroden durch Aufdampfen eines dotierenden Elektrodenmetalls, z. B. von Aluminium, auf die gleichzeitig erhitzte Germaniumoberfläche aufzubringen.

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen Germaniumtransistor mit einer geometrisch möglichst genau definierten Emitterzone zu erhalten. Hierzu genügt es jedoch nicht, entsprechend dem in der NL-OS beschriebenen Verfahren eine einzulegierende Emitterelektrode mit geometrisch exakt definierter und reproduzierbarer Gestalt zu erhalten. Man muß zudem dafür sorgen, daß das aufschmelzende Legierungsmetall auch die Halbleiteroberfläche an der Legierungsstelle gleichmäßig benetzt und daß auch die durch die Photolack-Ätztechnik eingestellte Geometrie der Emitterelektrode während des Einlegierens sich in definierter Weise auf die Geometrie des herzustellenden Emitter-Basis-pn-Übergangs überträgt. Schließlich ist es erwünscht, wenn die für die Transistorfunktion wesentlichen Teile der pn-Übergänge in kristallographischer Beziehung sich praktisch nicht von (111)-Ebenen des Germaniumgitters unterscheiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 definierten Merkmale bei dem eingangs definierten Verfahren gelöst.

Dabei ist zu bemerken, daß sich die geringfügige Neigung der Kristalloberfläche gegen die (lll)-Ebene erfahrungsgemäß auf die Oberfläche der auf ihr abgeschiedenen epitaktischen Germaniumschicht überträgt, sofern die Stärke der Schicht auf 1 bis 10 μιτι bemessen wird. Andererseits sorgt die angegebene Stärke für die zu der Emitterelektrode zu verarbeitenden Schicht aus dotierendem Metall, daß sich beim Aufschmelzen der Emitterelektrode zu Beginn des Legierungsvorgangs die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls nicht auf die Gestalt der zu erzeugenden Emitterzone auswirken kann und somit eine Beeinträchtigung der durch die Abweichung der Legierungsfläche von der (lll)-Ebene erreichten gleichförmigen Benetzung durch das flüssige Legierungsmetall mit Erfolg vermieden wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Fig. 1—5 beschrieben. Fig. 1 dient zur Beschreibung der Erfindung bis zur Herstellung der die Emitter-Metallschicht abdeckenden Photolack-Ätzmaske. Fig. 2 zeigt die auf diese Weise entstandene Emitterelektrode. Fig.3 und Fig.4 beschreiben die zur Herstellung der Basiselektrode erforderlichen Schritte und Fig.5 zeigt den Zustand nach Entfernung der Photolack-Bedampfungsmaske und dem Aufdampfen der Basiselektrode und vor dem Aufmontieren der Anordnung auf einem als Kollektorelektrode vorgesehenen metallischen Träger.
An einer Oberflächenseite einer einkristallinen, polierten Germaniumscheibe 1, beispielsweise vom p-Typ, und einem spezifischen Widerstand von einigen mm Milliohm.cm. wird eine epitaktische Germaniumschicht 2 vom gleichen Leitungstyp und einem spezifischen Widerstand von etwa 0,3 Ohm cm aufgebracht. Die Oberflächenseite, auf der die epitaktische Schicht 2 abgeschieden wird, ist um einen Winkel von 0,5-1,5° gegen die (lli)-Ebene geneigt. Außerdem wird die Stärke der epitaktischen Schicht auf einen Wert im Bereich von 1 -10 μιτι eingestellt.

An der Oberfläche der epitaktischen Germaniumschicht 2 wird nun eine Oberflächenzone 3 erzeugt, die die Grundlage der Basiszone des Transistors bildet. Sie wird im Beispielsfalle n-lcitend und durch Eindiffundie-

ren von Antimon oder Arsen erzeugt. Die Basiszone kann sich, wie im Beispielsfalle, über eine ganze Oberflächenseite der Anordnung erstrecken. Sie kann aber auch unter Verwendung einer geeigneten Diffusionsmaske derart hergestellt sein, daß sie sich nur über einen Teil der Oberflächenseite der epitaktischen Schicht 2 erstreckt. Die Eindringtiefe der Basiszone wird zweckmäßig auf 0,5-1,5μιη, der spezifische Bahnwiderstand in der Basiszone auf 40-100 Ohm cm eingestellt.

Nach der Herstellung der Basiszone wird die Anordnung unter Vakuum bei einer Temperatur von 500 — 700⁰C ausgeheizt, bevor die die Grundlage für die Emitterelektrode bildende Metallschicht 4 unter Hochvakuum und bei erhöhter Temperatur, z. B. bei 350⁰C auf die Oberfläche der Basiszone 3 aufgedampft wird. Als Metall für die Schicht 4 wird im Beispielsfalle Aluminium oder eine aus 2 Teilen Aluminium und einem Teil Gold bestehende Legierung verwendet. Die Stärke der Metallschicht 4 wird auf 1000 - 3000 Ä bemessen.

Auf der Metallschicht 4 wird nun eine Photolackschicht 5 aufgebracht und zu einer Photolackmaske 6 derart bearbeitet, daß nur der als Emitterelektrode vorgesehene Teil der Metallschicht 4 von der Photolackmaske 6 bedeckt wird, während alle übrigen Teile der Photolackschicht infolge des Belichtens und Entwickeins der Schicht 5 entfernt werden. Dann werden die von der Photolackmaske 6 nicht bedeckten Teile der Metallschicht zweckmäßig unter Verwendung eines den Halbleiter nicht angreifenden Ätzmittels weggeätzt und die Photolackmaske 6 entfernt.

Der erhaltene Zustand ist in Fig.2 dargestellt. In einem folgenden Schritt wird die Oberfläche der Anordnung mit einer als Bedampfungsmaske vorgesehenen Photolackmaske derart versehen, daß lediglich die für die Basiselektrode vorgesehenen Oberflächenteile unbedeckt sind. Die zu diesem Zweck zunächst ganzflächig aufgebrachte (vgl. Fig.3) und durch Entwickeln und Belichten zu der Photolack-Bedampfungsmaske geformte Photolackschicht 7 läßt im Beispielsfalle einen die zur Emitterelektrode geformte Metallschicht 4 ringförmig umgebenden Bereich der Oberfläche der Basiszone 3 frei, der als Ort für die Basiselektrode vorgesehen ist.

Die Anordnung wird nun erneut einem Bedampfungsprozeß ausgesetzt, wobei nunmehr ein Gemisch von Gold-Antimon und anschließend ein Gemisch von Silber-Antimon, beispielsweise mit einer Schichtdicke von etwa 500-2000 Ä, auf der mit der Photolack-Bedampfungsmaske 7 partiell abgedeckten Oberflächenseite der Anordnung niedergeschlagen wird. Der nunmehr erreichte Zustand ist in Fig.4 dargestellt. An der von der Photolackmaske 7 ausgesparten Stellen 8 verbindet sich die Metallschicht unmittelbar mit der Germaniumoberfläche unter Entstehung einer Basiselektrode 9, während die übrigen Teile des aufgedampften Metalls auf der Photolackmaske 7 sich befinden und zusammen mit dieser von der Oberfläche der Anordnung entfernt werden (F i g. 5).

Nun kann das Einlegieren der Emitterelektrode 4 und der Basiselektrode 9 sowie die Vervollständigung und Montage des Transistors erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Transistors, bei dem an einer Oberflächenseite eines den Kollektor darstellenden scheibenförmigen Germaniumkristalles eine Basiszone, eine Emitterzone, eine Emitterelektrode und eine Basiselektrode erzeugt wird, bei dem dabei die Oberfläche der durch Diffusion entstandenen Basiszone an dem für die Emitterelektrode vorgesehenen Bereich mit einer den Dotierungsstoff für die Emitterzone enthaltenden Metallschicht derart bedampft wird, daß ein größerer Bereich als für die Emitterelektrode vorgesehen von der Metallschicht bedeckt ist, bei dem dann die Metallschicht mittels Photolack-Ätztechnik auf den für die Emitterelektrode vorgesehenen Bereich beschränkt wird, bei dem ferner die erhaltene Emitterelektrode und die Oberfläche des Germaniumkristalls mit Ausnahme der für die Basiselektrode vorgesehenen Stellen mit einer Bedampfungsmaske bedeckt und an der von dieser freigelassenen Stelle der Germaniumoberfläche die Basiselektrode aufgedampft wird, und bei dem schließlich zur Herstellung der Emitterzone die Emitterelektrode in die Basiszone einlegiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst an der um einen Winkel von 0,5—1,5° gegen eine (Ill)-Ebene geneigten Oberflächenseite des Germaniumkristalls eine denselben Leitungstyp wie dieser aufweisende und 1 bis ΙΟμιη starke Germaniumschicht epitaktisch abgeschieden und an ihrer Oberfläche mit der Basiszone, der Emitterzone, der Emitterelektrode und der Basiselektrode versehen wird, daß außerdem beim Aufdampfen der zur Emitterelektrode und Emitterzone zu verarbeitenden Metallschicht der Germaniumkristall auf erhöhter Temperatur und die Stärke der Metallschicht auf 1000-3000 Ä gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines p-leitenden Germaniumkristalls Aluminium oder eine Aluminium-Goldlegierung als Material für die Emitterelektrode verwendet wird.