DE2137423B2 - Verfahren zur Herstellung einer dünnen Halbleiterscheibe - Google Patents

Description

mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt hat, z. B. daß sie n-leitend ist, oder sie besteht aus

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Block aus einem anderen Material unterschiedlichen ^cpezifi-

halbleitendem Material, der mit einer Passivierschicht sehen Widerstands.

für eine Ionen-Implantation und mit einer Photolack- Auf der Schicht 72 ist eine Maskierschicht 73 ab-

Maskierschicht versehen ist, 5 geschieden, die thermisch gezüchtet oder durch Auf-

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Block nach dampfung, Aufsprühen oder andere bekannte Ver-

Fig. 1, nachdem ein Abschnitt der Pnssivierschicht fahren erzeugt sein kann Sie schützt die darunterhe-

entfernt ist, genden Gebiete der Schicht 72, d. h. der Schicht un-

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Block nach ter der Schicht 73, vor dem Ionenbeschuß, welchem F i g. 2, nachdem dieser einer Ionen-Implantations- io der Block 70 unterzogen werden soll. In Abhängigquelle ausgesetzt wurde, keit von dem speziellen Anwendungsfall und der ge-

F i g. 4. einen Querschnitt durch den implantierte wählten Schicht 72 kann die Maskierschicht 73 ein Ionen enthaltenden Block, wobei der Block in eine inertes Dielektrikum, z. B. Siliziumoxid, Aluminiumtypische elektrochemische Ätzvorrichtung eingesetzt oxid, Siliziumnitrid, oder ein leitendes Material, beigezeigt ist, 15 spielsweise ein Metall wie Au, Pt, Ni, sein. Auch

Fig. 5 einen Querschnitt durch den elektroche- eine Kombination unterschiedlicher, sowohl aus U;-

misch geätzten, in der elektrochemischen Ätzvorrich- elektrika wie auch aus Leitern bestehende Schichten

tung eingesetzten Block, kann verwendet werden. Die Art der Passivierschicht

F i g. 6 einen Querschnitt des resultierenden elek- für den Ionenbeschuß und deren Dicke sind jedoch

trochemisch geätzten Halbleiterscheibchens, nachdem 20 nicht Teil der hier offenbarten Erfindung, zumal die

dieses einer ausreichenden Wärmebehandlung zur Kriterien bezüglich der Auswahl und Dicke dem

Aktivation der implantierten Ionen unterzogen wurde, Fachmann bekannt sind, so daß sie hier nicht weiter

F i g. 7 einen Querschnitt durch ein typisches diskutiert werden. Auf der Maskierschicht 73 ist zur

Halbleitcrscheibchen mit diskreten Abschnitten un- Bildung einer Photolackschicht 74 ein bekannter

terschiedlicher Leitfähigkeit, 25 Photolack aufgebracht. Die Photolackschicht 74 ist

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein zweites typi- auf bekannte Weise in einem solchen Muster aufge-

sches Halbleiterscheibchen mit diskreten Abschnitten bracht, daß sie eine Öffnung 76 bildet. Es ist klar,

unterschiedlicher Leitfähigkeit, und daß, obwohl nur eine einzige öffnung gezeigt ist, dies

F i g. 9 einen Querschnitt eines speziellen Blocks nur zu Zwecken der Erläuterung der Fall ist, und daß

aus gewähltem Halbleitermaterial. 3° eine Vielzahl von Öffnungen oder jedes gewünschte.

Die vorliegende Erfindung wird im Zusammen- die Maskierschicht 73 freilegende Muster in der hang mit der Herstellung von Siliziumscheibchen mit Photolackschicht vorgesehen sein kann. Der Block 70 unterschiedlich dotierten Gebieten beschrieben, wo- wird dann einem ihn umgebenden Medium ausgebei eine auf einem Siliziumsubstrat epitaktisch aufge- setzt, welches die freigelegten Gebiete 73 a der wachsene Schicht verwendet wird. Es ist jedoch klar, 35 Schicht 73 entfernt, die Photolackschicht 74 und die daß diese Beschreibung nur beispielhaft zu werten ist. Schicht 72 jedoch nicht angreift. Die Wahl des Me-Das Verfahren kann auch zur Herstellung dünner diums Hingt natürlich vom für die Maskierschicht geScheiben jedes anderen Einkristall-Halbleiters ver- wählten Material und dem Material der Schichten wendet werden, der elektrochemisch selektiv ätzbar 74 und 72 ab und kann vom Fachmann leicht beist. Es ist leicht ersichtlich, daß das erfindungsge- 40 stimmt werden. Die Schicht 72 weist dann einen freimäße Prinzip in gleicher Weise auf Halbleitermate- gelegten Abschnitt 72a auf, wie in Fig. 2 gezeigt rialien anwendbar ist, die entweder mit einem homo- ist.

genen oder einem heterogenen Übergang epitaktisch Die Photolackschicht 74 wird mit bekannten Verabgeschieden sind. Die Halbleitermaterialien können fahren entfernt, worauf der Block 70 einer ebenfalls aus den Gruppen der III (a)- bis V (a)- und II (b)- bis 45 bekannten lonen-Implantationsquelle ausgesetzt wird, VI (a)-Verbindungen oder der Elemente des perio- wobei die Ionen in einen diskreten Abschnitt 72 ft dischen Systems der Elemente der Gruppe IV aus- de" Schicht 72 implantiert werden, wie in F i g. 3 gegewählt werden. (Die Elemente der Gruppe IV zeigt ist. Geeignet sind solche Ionen, die den implankönnen beispielsweise der Mendelejew'schen Tafel der tierten diskreten Abschnitt nach einer anschließenperiodischen Elemente auf Seite 32 der 45. Ausgabe 5° den Wärmebehandlung unterschiedliche Leitfähigdes von der Chemical Rubber Company herausgege- keitseigenschaften erteilen; d. h. der diskrete Abbenen »Handbook of Chemistry and Physics« ent- schnitt 72 ft hat, verglichen mit der Hauptschicht 72, nommcn werden.) eine andere Leitfähigkeit. Die Ionen ändern entweder

In Fig. 1 ist ein vorbereiteter Block aus halblei- die Art oder die Stärke der Leitfähigkeit des halbleilendem Material 70 gezeigt. Der Block 70 weist ein 55 tenden Abschnitts 72ft. Wenn die Schicht 72 beiSubstrat 71 auf, welches aus einem Halbleitermate- spielsweise aus η-leitendem Silizium besteht, können rial, z.B. η-!--leitendem Silizium, besteht. Als Halb- die implantierten Ionen das Gebiet des diskreten Ableiteimaterial kommt ein solches in Frage, welches Schnitts 72 ft in n-f-leitendes Silizium oder in p-leielektrochemisch ätzbar ist. Auf dem Substrat 71 ist tendes Silizium umwandeln, was selbstverständlich eine dünne Schicht 72 eine Dicke von 1 bis 10u aus 6° von der Art der für die Implantation verwendeten Halbleitermaterial abgeschieden, die nach bekannten Ionen abhängt.

Kristallzüchtungsverfahren durch epitaktisches Auf- In diesem Zusammenhang muß festgehalten wer-

wachscn entweder aus der flüssigen oder der Gas- den, daß die Implantationstiefc, d. h. die Tiefe des

phase erzeugt ist. diskreten Abschnitts 72 ft, durch die den Ionen wäh-

Das Substratmaterial 71, z.B. η-!-leitendes SiIi- 6_{S ren}d des Beschüsses des Blocks 70 erteilte Energiezium, ist stark dotiert und hat einen endlichen Wider- *... menge gesteuert werden kann.

stand. Die Schicht 72 dagegen ist entweder so do- , In Fig. 4 ist die Maskierschicht 73 von der

tiert, daß sie einen höheren spezifischen Widerstand ■ Schicht 72 mittels des erwähnten Umgebungsmediums

entfernt, welches die Schicht 72 nicht angreift. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einigen Anwendungsfällen die Maskierschicht 73 beibehalten und in geeigneter Weise gegen ein elektrolytisches Ätzbad geschützt oder abgedeckt werden kann, dem der implantierte Block 70 ausgesetzt werden soll. Der nunmehr mit diskreten Gebieten unterschiedlicher Leitfähigkeit versehene Block 70 (d. h. das Substrat

71 besteht beispielsweise aus η+-leitendem Silizium, während die Schicht 72 beispielsweise aus n-leitendem Silizium besteht), wird an der Schicht 72 mittels eines geeigneten Klebers oder Wachses 78, z. B. Paraffin, an einem inerten Tragbauteil 77 befestigt. Tragbauteil 77 und Kleber bzw. Wachs 78 bestehen aus Materialien, die bezüglich des beim elektrochemischen Ätzen des Substratmaterials 71 verwendeten Reagens inert sind. Der inerte Tragbauteil 77 ist seinerseits über eine Stange 79 aus demselben Material wie der Tragbauteil 77 an eine übliche Tauchvorrichtung 81 angeschlossen. Für den Behälter 82 wird ein gegenüber dem als elektrochemisches Bad verwendeten Reagens 83 resistentes Material ausgewählt. Als Reagens 83 wird ein Elektrolyt verwendet, der das gewählte Substratmaterial 71 zu ätzen vermag. Typische Elektrolyten sind beispielsweise LiOH-, KOH-, NaOH-Lösungen, Flußsäure und Salzsäure. Es wird darauf hingewiesen, daß die Konzentration des Elektrolyten nicht kritisch ist. Der mit Ionen beschossene Block 70 ist zusammen mit seinem Substrat 71 unterschiedlichen elektrischen Widerstands, seiner ionenimplantierten Schicht 72 und mit der Tauchvorrichtung 81 direkt oberhalb des Behälters 82 angeordnet, welcher das als elektrochemisches Bad verwendete Reagens 83 enthält. Eine geeignete Hilfselektrode 84 ist in den Elektrolyten 83 eingetaucht. Die Elektrode 84 ist inert gegen den gewählten flüssigen Elektrolyten. Die Elektrode 84 ist über eine Leitung 86 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle 87, z. B. eine Batterie, angeschlossen. Das Substrat 71 und die Schicht 72 sind über eine Leitung 88 am positiven Pol der Gleichstromquelle

87 am Übergang 89 vom Substrat 71 zur Schicht 72 angeschlossen. Es ist klar, daß die Leitungen 86 und

88 in geeigneter Weise geschützt sein müssen, um eine Reaktion mit dem Elektrolyten 83 zu verhindern. Der aus dem Substrat 71 und der Schicht

72 höheren spezifischen Widerstands bestehende Block 70 mit in den diskreten Abschnitt 72 b implantierten Ionen wird relativ zur Elektrode 84 elektrisch positiv geladen. Die Tauchvorrichtung 81 senkt dann die aus dem Tragbauteil 77 und dem Block 70 bestehende Baugruppe in das elektrochemische Bad oder Reagens 83 ab. Dann wird eine Spannung am Substrat 71 und der Schicht 72 angelegt, um eine genügende Stromdichte im elektrochemischen Bad 83 zu erzielen. Die verwendete Stromdichte reicht aus, um das Substrat 71 abzuätzen (das besser leitende Material wird erheblich schneller, typischerweise um einen Faktor 10:1, abgeätzt als das niedriger leitf ähige Material, d. h. die Schicht 72). Typische Stromdichtenbereiche liegen zwischen 40 bis lOOmA/cm² bei 25⁰C, wenn Silizium mit 50/oiger Salzsäure geätzt wird. Die aus dem Tragbauteil 77 und dem Block 70 gebildete Baugruppe wird eine ausreichende Zeitdauer im Ätzbad 83 gehalten, bis das gesamte Substratgebiet 71 entfernt ist, wodurch eine dünne Scheibe, d. h. die Schicht 72, gebildet wird, die an einem diskreten Abschnitt 726 mit geeigneten Ionen oder Dotierstoffen implantiert ist, wie aus F i g. 5 hervorgeht.

Die entstehende dünne Scheibe 72 wird aus der elektrochemischen Ätzapparatur herausgenommen und dann einer bekannten Wärmebehandlung oder einem Anlaßverfahren unterzogen, wodurch die implantierten Ionen aktiviert werden. Die Wärmebehandlung wild bei einer erheblich unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden Kristalls liegenden

ίο Temperatur durchgeführt, d. h. die Halbleiterscheibe oder die Schicht 72 wird so lange erwärmt, bis sämtliche durch den Ionenbeschuß verursachten Gitterdefekte korrigiert und die implantierten Ionen aktiviert sind. Die Wärmebehandlung oder Vergütung

is wird typischerweise in einem Temperaturbereich von 700 bis HOO⁰C durchgeführt, wenn Silizium als Halbleitermaterial verwendet wird. Die aktivierten Tonen ändern die Leitfähigkeit des Abschnitts 72 b, d. h. die Leitfähigkeit des vom Abschnitt 72 b umge-

zo benen Halbleiterkörpers. So wird beispielsweise n-leitendes Silizium entweder im Leitfähigkeitstyp in p-leitendes Silizium oder in der Größe der Leitfähigkeit zu η+ -leitendem Silizium umgewandelt, so daß ein gewünschter dotierter, diskreter Abschnitt oder ein Gebiet 72 c unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet wird, wie aus F i g. 6 hervorgeht.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Dotierprofil, d. h. die diskreten Abschnitte der dünnen Halbleiterscheibe mit unterschiedlicher Leitfähigkeit

so dreidimensional gesteuert werden können, indem die Energie, der Strom und die Stellung des Ionenstrahls moduliert werden. Auch geeignete Maskiertechniken können hierfür verwendet werden. Es ist ferner festzuhalten, daß typische Halbleiterscheibchen mit diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeitstypen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden können. Dies ist in F i g. 7 dargestellt, wo eine dünne Halbleiterscheibe 72, z. B. aus Silizium, einen ersten Abschnitt unterschiedlicher Leitfähigkeit 92, z.B. aus η+-leitendem Silizium, und einen zweiten Abschnitt 93 unterschiedlicher Leitfähigkeit, dessen Leitfähigkeit sich vom Typ der Leitfähigkeit des ersten Abschnitts 92 unterscheidet, z. B. aus p-leitendem Silizium, aufweist. Außerdem ist festzustellen, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, diskrete Abschnitte unterschiedlicher Leitfähigkeit, z.B. p-leitendes Silizium, in einer dünnen Scheibe aus Halbleitermaterial, z. B. aus η-leitendem Silizium, zu erhalten, wobei der Abschnitt unterschiedlicher Leitfähigkeit sich vollständig durch die epitaktisch abgeschiedene Schicht (Schicht 72, Fig. 3) erstreckt.

Dies ist in F i g. 7 gezeigt, wo ein Abschnitt 93 die Scheibe 72 vollständig durchsetzt Um dies zu errei-

chen, wird unter Bezugnahme auf F i g. 3 die Ionenimplantation so durchgeführt, daß die implantierter Ionen bis zu der Zwischenschicht zwischen der epitaktischen Schicht 72 und der Substratschicht 71 eindringen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Ver·

fahrens können dabei selbstverständlich diskrete Abschnitte unterschiedlicher Leitfähigkeit in jeder ge wünschten Konfiguration erzeugt werden.

Wie aus F i g. 8 hervorgeht, kann das erfindungs gemäße Verfahren auch so ausgeführt werden, dal

6s zunächst Ionen durch die epitaktisch abgeschieden! Schicht 72 zur Zwischenfläche der epitaktischei Schicht 72 und dem Substrat 71 des Blocks 70 im plantiert werden, um einen ersten Satz einer Vielzah

von diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeit zu erzeugen, die vom selben Leitfähigkeitstypus, z. B. aus η H- -leitendem Silizium oder p-leitendem Silizium oder von unterschiedlichem Leitfähigkeitstypus, z. B. aus η+ -leitendem Silizium und p-leitendem Silizium bestehen. Dann können an der Oberseite der Scheibe oder Schicht 72 Ionen zur Bildung eines zweiten Satzes einer Vielzahl von diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeit implantiert werden. Nach den folgenden Ätz- und Warmbehandlungsstufen weist die Scheibe 72 dotiert, diskrete Abschnitte auf beiden Seiten auf. Bei Anwendung dieser Verfahrensweise kann eine typische dünne Halbleiterscheibe hergestellt werden, wie sie in F i g. 8 gezeigt ist. Die Halbleiterscheibe 72 weist einen ersten Satz diskreter Abschnitte 94, 96 und einen zweiten Satz diskreter Abschnitte 97, 98 auf.

Im folgenden wird das Verfahren beispielhaft an Hand eines ersten Beispiels beschrieben. Es wurde ein Materialblock 100 mit einer geeigneten Substratschicht 101 ausgewählt, wie in F i g. 9 dargestellt ist. Die Substratschicht 101 war 127 μ dick, bestand aus η+ -leitendem Silizium und war derart mit Antimon dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von 0,001 Ωαη aufwies. Auf der Substratschicht 101 war eine unter Verwendung bekannter Aufwachsverfahren epitaktisch abgeschiedene, 7 μ dicke, n-leitende (100)-Siliziumschicht 102 aufgebracht. Die Siliziumschient 102 war derart mit Arsen dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von 4,6 Ωαη hatte. Die η-leitende Schicht 102 wurde unter Anwendung bekannter Verfahren einer üblichen Ionen-Implantationsquelle ausgesetzt, wobei die Schicht 102 mit 300 keV Phosphorionen bis auf eine Dosis von 4-10¹⁵cm-² implantiert wurde, wodurch ein mit Ionen durchsetzter Abschnitt oder eine Schicht 103 entstand, die V₃ μ tief war.

Auf der Oberseite der Schicht 103 wurde unter Anwendung bekannter Techniken eine erste Schicht aus Siliziumoxid 104 und eine zweite Schicht aus polykristallinem Silizium 106 aufgebracht. Die Schichten 104 und 106 wurden in bekannter Weise gegen das nachfolgende Elektroätzen des Blocks 100 maskiert. Mittels Paraffin wurde ähnlich der in Verbindung mit F i g. 4 beschriebenen Weise ein Saphirträger an der Schicht 106 des Blocks 100 befestigt, und der Materialblock 100 aus halbleitendem Material mit den Schichten 101,102, 103, 104 und 106 wurde an eine Vorrichtung angeschlossen, die der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung ähnlich war. Ein Polytetrafluoräthylen-Behälter wurde gewählt, und ein elektrolytisches Ätzbad aus 5 (Gewichts-)prozentiger Salzsäure wurde bereitet In das Bad wurde eine Platinelektrode eingeführt und über geeignete Leitungen an den negativen Pol einer Batterie angeschlossen. Am Übergang zwischen dem η+-leiten den Siliziumsubstrat 101 und der η-leitenden Siliziumschicht 102 wurde eine geeignete Leitung angeschlossen, durch welche der Block 100 mit dem positiven Pol der Batterie verbunden wurde. Der Block 100 wurde relativ zur Platinelektrode elektrisch positiv aufgeladen. Die Temperatur des Elektroätzbades wurde auf 25° C gehalten, und der Block 100 wurde in der in F i g. 4 gezeigten Weise vollständig in die Salzsäure eingetaucht.

ίο An den Block 100 wurde eine Spannung von 5 V angelegt, um eine konstante Stromdichte von 40 mM/cm² in der Salzsäure aufrechtzuerhalten, so daß eine selektive Abätzung des η+-leitenden Siliziumsubstrats 101 die Folge war. Die Schicht 103 oder die unter ihr liegende epitaktische Schicht 102 wurden nicht angegriffen. Die entstandene dünne Scheibe aus η-leitendem Silizium 102 mit einer durch Phosphorionen implantierten Schicht 103 wurde dann in bekannter Weise einer Wärmebehandlung unter-

ao zogen, bei welcher sie für einen Zeitraum von 30 Minuten auf einer Temperatur von 809⁰C gehalten wurde, so daß eine η-leitende Siliziumscheibe mit einem diskreten Abschnitt oder einer Schicht 103 unterschiedlicher Leitfähigkeit, d.h. aus n-t--leitendem Silizium, erzeugt wurde.

Im folgenden wird ein zweites Beispiel beschrieben. Ein dem in Fig. 9 gezeigten Block ähnlicher Materialblock wurde ausgewählt. Das Substrat 101 war 127 μ dick, bestand aus η+-leitendem Silizium und war mit Antimon derart dotiert, daß es einen spezifischen Widerstand von 0,001 Ωαη aufwies. Unter Verwendung bekannter Techniken wurde auf dem Substrat 101 eine 7 μ dicke, (100)-, η-leitende Siliziumschicht 102 epitaktisch abgeschieden. Die SiIiziumschicht 102 war mit Arsen derart dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von 4,6 Qcm hatte. Das η-leitende Gebiet 102 wurde auf bekannte Weise einer üblichen Ionen-Implantationsquelle ausgesetzt, wobei das Gebiet 102 mit 300 keV Phosphorionen auf eine Dosis von 2 · 10¹⁴ cm~² implantiert wurde, so daß sich ein ionenimplantierter Abschnitt odei eine Schicht 103 von etwa V₃ μ Tiefe bildete. Wieder wurde eine erste Schicht 104 aus Siliziumoxid auf dei Schicht 103 abgeschieden, und auf der Schicht 104 wurde eine zweite Schicht 106 aus polykristallinen] Silizium aufgebracht.

Die Schichten 104 und 106 wurden in geeignetei Weise maskiert, und das in Verbindung mit dem ersten Beispiel beschriebene Verfahren wurde untei Verwendung derselben Verfahrensschritte, Reagenzien, Stromdichten, Temperaturen und Zeiten wiederholt. Die auf diese Weise hergestellte dünne n-leitende Scheibe und die ionenimplantierte Schicht 103, die nach der Wärmebehandlung zu einem η+-leitender Sflbdumabschnitt aktiviert wurde, wurden durch der Äizvorgang nicht angegriffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß

Patentanspruch: implantierte Ionen in elektrisch inaktivem Zustand

die Herstellung von dünnen Halbleiterschichten mit

Verfahren zur Herstellung einer dünnen Halb- Gebieten unterschiedlicher Leitfähigkeit ermöglileiterscheibe, bei dem zunächst auf einem halb- 5 chen. Da die Ionen während des elektrochemischen leitenden Substrat eine epitaktisch aufgewachsene Ätzens in inaktivem Zustand sind, verursachen sie Schicht eines halbleitenden Materials aufgebracht, keinen Stromfiuß und damit auch keine Abtragung dann diese dotiert und schließlich das Substrat und Auflösung der implantierten oder benachbarten elektrochemisch weggeätzt wird, dadurch ge- Zonen. Eine nach der zwischengeschalteten elektrokennzeichnet, daß die Dotierung durch Im- ίο chemischen Ätzung erfindungsgemäß vorgesehene plantation von Ionen erzeugt wird, und daß die Wärmebehandlung wirkt sich dann besonders vorteilionenimplantierte Schicht nach der elektrochemi- haft aus, weil die während des elektrochemischen sehen Behandlung einer Wärmebehandlung zur Ätzens elektrisch inaktiven Ionen durch die Wärme-Aktivation der implantierten Ionen unterzogen behandlung aktiviert werden und dann die gewünschwird. 15 ten dotierten Zonen oder Gebiete bilden.

Demgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch ge-

löst, daß die Dotierung durch Implantation von

Ionen erzeugt wird, und daß die ionenimplantierte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Schicht nach der elektrochemischen Behandlung

lung einer dünnen Halbleiterscheibe, bei dem zu- 20 einer Wärmebehandlung zur Aktivation der implan-

näch.-.: auf einem halbleitenden Substrat eine epi- tierten Ionen Uiucrzogen wird.

taktisch aufgewachsene Schicht eines halbleitenden Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also Materials aufgebracht, dann diese dotiert und ein geeigneter Block aus einem Halbleitermaterial, schließlich das Substrat elektrochemisch weggeätzt der wenigstens ein Gebiet eines ersten Leitfähigkeitswird. 35 typs und wenigstens ein zweites Gebiet eines vom Für die Herstellung relativ dünner Halbleiterschei ersten Gebiet unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps ben (1 μ) ist ein elektrochemisches Ätzverfahren be- aufweist, welches elektrochemisch schneller ätzbar ist kannt (s. Journal of the Electrochemical Society, als das erste Gebiet, einer Ionen-Implantationsquelle Juli 1970, S. 959 bis 965), bei dem ein Halbleiter- ausgesetzt. Der Block kann auch aus einem Material material mit begrenzter spezifischer Leitfähigkeit ver- 30 mit unterschiedlich leitenden Schichten bestehen oder wendet wird, auf dem eine dünne epitaktische Schicht ein Plättchen oder Block mit unterschiedlich leitenerzeugt wird. Diese Schicht wird nach dem Diffu- den Gebieten oder Schichten aus unterschiedlichem sionsverfahren dotiert, so daß sie eine vom Substrat- Material sein. Dieser Materialblock wird der Ionenmaterial unterschiedliche Leitfähigkeit aufweist. Das Implantationsquelle derart ausgesetzt, daß entsprc-Substratmaterial wird dann elektrochemisch aufge- 35 chende Ionen vom ersten Leitfähigkeitstyp weniglöst, so daß nach der Auflösung ein dünnes, epitak- stens in einen diskreten Abschnitt des ersten Gebietisch aufgewachsenes und mit einer bestimmten Leit- tes implantiert werden. Nach der Aktivation erzeugen fähigkeit dotiertes Bauteilmaterial übrig bleibt. Die die implantierten Ionen die gewünschten dotierten elektrochemische Behandlung wird vorgenommen, Abschnitte oder Gebiete. Vor der Aktivationsbehandnachdem die epitaktisch aufgewachsene Scheibe einer 40 lung sind sie inaktiv und stehen auf Gitter-zwiichen-Hochtemperarurbehandlung unterzogen worden ist. platzen, wodurch sie weder Akzeptor- oder Donator-

Dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht für die eigenschaften zeigen.

Herstellung von unterschiedlich dotierten Halbleiter- Der ionenimplantierte Block wird dann in ein ge-

schichten dann, wenn die Dotierung der Gebiete mit eignetes elektrochemisches Ätzbad eingetaucht, in

unterschiedlicher Leitfähigkeit mittels Diffusion er- 45 dem eine genügende Stromdichte aufrechterhalten

folgt. Es hat sich herausgestellt, daß bei dem elck wird, um das /weite Gebiet selektiv abzuätzen, so

trochemischen Abtragungsverfahren von n'n + -Si- daß ein dünnes Scheibchen aus dem Material des

liziumplättchen mit η + -dotierten Gebieten in der ersten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, in dem ge-

n-leitenden Schicht oder mit p-dotierten Gebieten in eignete Ionen implantiert sind. Das dünne Scheib-

der η+ -leitenden Schicht, welche durch die n-lei- 50 chen wird schließlich einer Wärmebehandlung zur

tende Schicht zur η+ -leitenden Schicht durchgehen, Aktivation der implantierten Tonen unterzogen, so

das η-leitende Material in der Umgebung der p-leiten- daß diese die Leitfähigkeit der Gebiete, in denen sie

den Gebiete oder auch unterhalb jeder auf n + -Leit- enthalten sind, ändern, so daß diskrete Abschnitte

fähigkeit dotierten Diffusionsstelle langsam einer unterschiedlicher Leitfähigkeit, d. h. geeignet dotierte

Ätzung unterliegt, was zur Entfernung sowohl des 55 Abschnitte oder Gebiete entstehen.

η-leitenden Material als auch der eindiffundierten Die auf diese Weise hergestellte Scheibe mit einet

Gebiete führt. ersten Leitfähigkeit und die ionenimplantierte

Die Anwendung der bekannten mit dem obener- Schicht, die bei der Wärmebehandlung zu einem

wähnten Verfahren vergleichbaren Ionenimplantation Halbleiterabschnitt: mit einer zweiten Leitfähigkeii

brachte auch keine nennenswerten Resultate, obwohl 60 aktiviert wird, wird durch den Ätzvorgang nicht an·

hier die Temperatur der Wärmebehandlung gesenkt gegriffen und auch nicht aufgelöst. Dabei lassen siel

werden konnte. das Dotierprofil, d. h. die diskreten Abschnitte odei

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebiete der dünnen Halbleiterscheibe mit unter

Verfahren zur Herstellung von dünnen Halbleiter- schiedlicher Leitfähigkeit dreidimensional steuern

scheibchen mit mehreren Gebieten unterschiedlicher 65 indem die Energie, der Strom und die Stellung de

Leitfähigkeit verfügbar zu machen, die dauerhaft und Tonenstrahls moduliert werden,

von keiner Auflösung oder Zerstörung durch Ätzung Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibuni

bedroht sind. verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindun