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Legierform zum Anbringen von Kontakten auf Halbleiterkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Legierform zum Anbringen von Kontakten auf Halbleiterkörpern, insbesonders zur Herstellung von Transistoren, Kristalldioden u. ähnl. Halbleiterelektrodensystemen. Unter einer Legierform ist hier eine Vorrichtung zu verstehen, bei der ein oder mehrere Räume ausgespart sind, in denen die Halbleiterkörper angeordnet werden können, und in denen weiter eine oder mehrere Öffnun- gen vorhanden sind, in die das aufzuschmelzende Material für die Kontakte eingebracht werden kann. Die- ses Material ist zuvor meistens in die Form sehr kleiner Kügelchen oder Scheiben gebracht, welche z. B. einen Durchmesser von einigen Zehnteln mm aufweisen können.
Das Aufschmelzen selbst erfolgt dadurch, dass die Legierform in einen Ofen gebracht und dort der erforderlichen Erhitzungsbehandlung unterzogen wird.
Die Legierformen werden meistens aus Graphit hergestellt, weil dieses Material mit einem sehr hohen Reinheitsgrad hergestellt werden kann, und eine solche Reinheit in dem betreffenden Zweck der Technik ein wichtiger Faktor ist. Weiter wird Graphit durch das geschmolzene Kontaktmaterial nicht benetzt. Im
Vergleich zu den sehr kleinen Öffnungen, die in der Legierform vorzusehen sind, ist Graphit jedoch sehr grobkörnig. Wegen der geringen Festigkeit des Graphits unterliegt die Form starker Abnutzung. Weiter kann Graphit leicht verunreinigende Gase und Dämpfe absorbieren, so dass die Legierform bei häufiger Verwendung wiederholt im Hochvakuum ausgeglüht werden muss.
Man hat schon vorgeschlagen. Legierformen aus rostfreiem Stahl herzustellen, besonders Chromeisenstahl, der mit einer dichten Oxydhaut überzogen ist. Solche Formen können mit einem hohen Grad von Genauigkeit hergestellt werden und unterliegen weniger Abnutzung. Die Oxydhaut verhütet, dass die Form durch das geschmolzene Kontaktmaterial benetzt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Oxydhaut in der während des Aufschmelzens verwendeten Wasserstoffatmosphäre wenigstens teilweise reduziert werden kann, so dass eine solche Form nur kurze Zeit einer Behandlung bei der Aufschmelztemperatur ausgesetzt werden kann, wobei praktisch nach jeder Aufschmelzbehandlung die Oxydhaut aufs neue regeneriert werden muss.
Die Erfindung bezweckt u. a. eine Legierform zu schaffen, welche die obigen Nachteile nicht aufweist. Nach der Erfindung besteht die Legierform wenigstens teilweise aus Aluminium. Unter" Aluminium" ist hier zu verstehen Aluminium oder Legierungen, welche im wesentlichen aus Aluminium bestehen, welche mit einer natürlichen oder künstlichen Oxydhaut überzogen sind.
Obwohl Aluminium als Akzeptor für Germanium und Silizium bekannt ist, ist überraschenderweise gefunden worden, dass die Legierform praktisch keinen Einfluss auf die Leitfähigkeit oder den Leitfähigkeitstyp des Halbleiterkörpers oder des Kontaktmaterials ausübt. Dies ist auf die Oxydhaut, mit der Aluminium praktisch unvermeidlich bedeckt ist, zurückzuführen. Diese Oxydhaut ist sehr stabil und wird sogar durch eine während des Aufschmelzens verwendete Wasserstoffatmosphäre nicht reduziert. Auch bei Verwendung gasförmiger halogenenthaltender Flussmittel, wie Salzsäuregas, zeigt sich, dass die Oxydhaut nicht nennenswjlt angegriffen wird, sogar nicht nach häufiger Verwendung der Legierform.
Man kann auch eine dickere Oxydhaut auf in der Technik übliche Weise, z. B. elektrolytisch, anbringen, aber es hat sich gezeigt, dass eine an sich an der Luft gebildete Oxydhaut schon für häufige Verwendung der Form ausreichend ist.
Aluminium ist ein billiges, leicht und sehr genau bearbeitbares Material. Es hat sich unter seinem
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Schmelzpunkt als Material für Legierungsformen als gut verwendbar und zum Aufschmelzen von Indium oder Indiumlegierungen auf Germaniumkörper als sehr geeignet erwiesen. Weiter können aus Aluminium bestehende Legierformen verwendet werden, um niedrigschmelzende, z. B. im wesentlichen aus Blei, Wismut oder Zinn bestehende Kontaktmaterialien auf Halbleiterkörpern durch Schmelzen zum Haften zu bringen, worauf ein solcher Körper mit dem anhaftenden Material ohne Verwendung der Form bei einer viel höheren Temperatur, über dem Schmelzpunkt von Aluminium, weiterbehandelt werden kann zur Bildung von Legierkontakten und Legierungsdiffusionskontakten.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Querschnitt einer Legierform in vergrössertem Massstab.
In der Figur ist mit 1 ein aus Aluminium bestehender Teil einer Legierform bezeichnet, der mit einer Aussparung 2, in die eine Halbleiterscheibe 3, z. B. aus Germanium vom n-Typ, gelegt werden kann. Der Teil 1 enthält weiter eine in die Aussparung 2 mündende Öffnung 4, in der eine Menge Kontaktmaterial 5, z. B. aus Indium, angebracht ist und durch Schmelzen auf der Scheibe 3 haftet, z. B. bei einer Temperatur von 350 C und bei kurzer Einwirkung von Salzsäuregas. Ein plattenförmiger Teil 6 aus Aluminium liegt auf der Oberseite des Teiles 1 auf. Der Teil 6 enthält weiter eine Öffnung 7, in der ein Kügelchen 8 aus Kontaktmaterial, z. B. Indium, angebracht ist.
Das Kügelchen 8 kann jetzt auf den Halbleiterkörper 3 geheftet werden durch Erhitzung der Form in einem Ofen, z. B. wieder auf eine Temperatur von 3500C. Die Form kann gegebenenfalls auf höhere Temperatur erhitzt werden, z. B. auf 5000C, und dann abgekühlt, wobei auf beiden Seiten der Germaniumscheibe 3 ein Legierkontakt gebildet wird.
Man kann jedoch, nach den ersten Temperaturbehandlungen zur Haftung des Kontaktmaterials, abkühlen und den Germaniumkörper mit dem darauf haftenden Elektrodenmaterial aus der Form entfernen und dann ohne Verwendung der Form eine weitere Behandlung bei höherer Temperatur durchführen zur Erhaltung der gewünschten Legierkontakte.