DE1107830B - Verfahren zum Herstellen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von elektrisch unsymmetrisch leitenden SystemenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
L 16646 Vnic/21g
ANMELDETAG: 16. SEPTEMBER 1953
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 31. MAI 1961
Es war bislang üblich, elektrisch unsymmetrisch leitende Systeme, insbesondere solche mit Halbleitermaterialien
mit hohen Schmelzpunkten, wie z. B. Germanium, dadurch herzustellen, daß auf einen Halbleiterkörper
eines bestimmten Leitfähigkeitscharakters Störstellenmaterial oder Störstellenmaterial, vermischt
mit reinem Halbleitermaterial der gleichen oder einer anderen Art, aufgebracht wurde und daß das System
daraufhin einer thermischen Behandlung unterworfen wurde. Dabei bildet sich an der Grenze zwischen dem
Halbleiterkörper und dem aufgebrachten Material durch Diffusion und/oder Legierung eine Schicht aus,
die im wesentlichen eine Leitfähigkeit zeigt, die der des Halbleiterkörpers entgegengesetzt ist. Diese
Systeme zeigen in diesem Zustand bereits Sperrschichten, jedoch stehen ihrer Verwendung insofern
Schwierigkeiten entgegen, als das auf dem Halbleiterkörper verbleibende aufgebrachte Material, was zum
überwiegenden Teil aus störstellenbildender Substanz besteht, insbesondere die Abführung der an der Sperrschicht
gebildeten Wärme dadurch erschwert, daß die störstellenbildenden Substanzen verhältnismäßig
schlechte Wärmeleiter sind. Desgleichen verbot die verbleibende verhältnismäßig große Menge störstellenbildender
Substanz, die nicht zur Sperrschichtbildung herangezogen war, eine thermische Nachbehandlung
der so hergestellten Systeme, weil bei einer solchen weiteren thermischen Behandlung die Diffusionsvorgänge
nicht oder nur unzureichend gesteuert werden konnten. Desgleichen war man gezwungen, zur Her-Stellung
elektrischer Kontakte das störstellenbildende Material zu schmelzen, da die zur Herstellung des
sperrfreien Kontaktes an der Basis verwendbaren Lote gewöhnlich einen höheren Schmelzpunkt haben als die
störstellenbildenden Substanzen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch unsymmetrisch
leitenden Systemen, wie Gleichrichter oder Kristallverstärker, unter Verwendung eines Halbleiters
mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen
Verbindung, bei dem auf einen Halbleiterkörper eines bestimmten Leitfähigkeitstyps eine kleine Menge einer
Substanz aufgebracht oder erzeugt ist, die aus einem Halbleitermaterial und solchem Störstellenmaterial
besteht, das entgegengesetzte Leitfähigkeit wie das in
dem Halbleitergrundkörper enthaltene hervorruft, und bei dem die Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps durch ein Legierungs- und/oder Diffusionsverfahren
erzeugt worden ist. Das erfmdungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem bisher bekannten
dadurch, daß das auf dem System verbleibende Stör-Verfahren
zum Herstellen
von elektrisch unsymmetrisch leitenden
Systemen
Anmelder:
LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1
Dipl.-Ing. Reiner Thedieck, Belecke/Möhne,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Stellenmaterial auf mechanischem, chemischem oder thermischem Wege entfernt und darüber eine sperrfreie
Elektrode mit großer Wärmekapazität aus einem gut leitenden Material, z. B. Kupfer, angebracht wird.
Die oben angegebenen Schwierigkeiten werden also durch die Entfernung des verbleibenden Störstellenmaterials
überwunden und die weiteren Erleichterungen und Verbesserungen können durchgeführt werden.
So ist es z. B. von besonderem Vorteil, das System nach dem Entfernen der störstellenbildenden Substanz
einer thermischen Nachbehandlung zu unterwerfen. Dadurch kann unter Verwendung einer definierten
Menge störstellenbildender Substanz die Eindiffusion in einem vorbestimmbaren und kontrollierbaren Maße
weitergetrieben werden. Dadurch werden die elektrischen Eigenschaften des Systems wesentlich verbessert
und können gegebenenfalls dem beabsichtigten Verwendungszweck angepaßt werden.
Bei Verwendung von Indium als störstellenbildender Substanz hat es sich bewährt, die Abtragung des
Indiums mit Hilfe eines chemischen Lösungsmittels, vorzugsweise mit Salzsäure, vorzunehmen. Außerdem
ist es von Vorteil, wenn die thermische Nachbehandlung im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre
erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich besonders zur Herstellung von steuerbaren Systemen, vorzugsweise
Kristallverstärkern oder Transistoren, bewährt. Es werden dabei mit besonderem Vorteil zwei
gegenüberliegende Flächen des Halbleiterkörpers behandelt. Nach dem Entfernen des verbleibenden Störstellenmaterials
kann die thermische Nachbehandlung dann so geführt werden, daß sich die durch Diffusion
gebildeten Zonen gleichen Leitfähigkeitscharakters
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bis auf eine für den gewünschten Verwendungszweck besonders günstigen Abstand einander nähern.
Besonders große Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Kontaktierung. Diese
geht besonders gut vonstatten, wenn die behandelte Fläche mit Kupfer überzogen und die Elektrode auf
dieser Kupferschicht mit einem Lot hoher Wärmeleitfähigkeit aufgelötet wird. Es wird dabei erreicht,
daß die an der Sperrschicht entstehende Wärme unter Vermeidung überflüssiger Wärmewiderstände besonders
gut abgeführt werden kann, was wiederum zu einer höheren Belastbarkeit des Systems führt.
Zum Beispiel wird bei einem Verfahren gemäß der Lehre der Erfindung an eine einkristalline Germaniumscheibe
mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 2 Ohm-cm eine geringe Menge Indium angeschmolzen.
Während dieses Vorganges löst sich eine im wesentlichen durch die maximal erreichte Temperatur
bestimmte Menge Germanium in dem Indium. Während der Abkühlung dieses Systems scheidet sich
das gelöste Germanium in feinkristalliner Form in dem Indium ab. Ferner scheidet sich das Germanium
in Form von Schuppen, deren kristalline Orientierung im wesentlichen von der des Grundkörpers abhängt,
auf dem Halbleitergrundkörper ab. Das so erhaltene Gebilde wird nunmehr einer chemischen Nachbehandlung
unterworfen, vorzugsweise wird mit HiKe eines Lösungsmittels, z. B. Salzsäure, das auf der Oberfläche
des Halbleitergrundkörpers lagernde überschüssige Indium so weit entfernt, daß die obenerwähnte
Schuppendichte freigelegt wird. Nach Spülung und Trocknung des Gebildes wird diese nunmehr
einer thermischen Nachbehandlung unterworfen. Diese besteht beispielsweise darin, daß das Gebilde in einer
Edelgasatmosphäre, vorzugsweise Argon, für die Dauer von etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von
etwa 500° C getempert wird. Die Bedingungen der thermischen Nachbehandlung werden so gewählt, daß
sie den verwendeten Materialien und dem vorgesehenen Verwendungszweck der Systeme entsprechen. Die
behandelten Gebilde werden daraufhin beispielsweise mit Hilfe eines elektrolytischen oder eines Aufdampfverfahrens
mit einem metallischen Überzug, beispielsweise aus Kupfer oder Silber, versehen, und zwar so,
daß dieser Überzug maximal die mit den obenerwähnten Schuppen bedeckten Flächen des Halbleiterkörpers
überdeckt. Hierauf wird unter Verwendung eines Lotmetalls hoher Wärmeleitfähigkeit eine vorzugsweise
flächenhafte Elektrode mit großer Wärmekapazität als elektrische Zuleitung zum Sperrschichtbereich
angelötet.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen, wie Gleichrichter
oder Kristallverstärker, unter Verwendung eines Halbleiters mit hohem Schmelzpunkt, wie z.B.
Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung, bei dem auf einen
Halbleiterkörper eines bestimmten Leitfähigkeitstyps eine kleine Menge einer Substanz aufgebracht
oder erzeugt ist, die aus einem Halbleitermaterial und einem solchen Störstellenmaterial besteht, das
entgegengesetzte Leitfähigkeit wie das in dem Halbleitergrundkörper enthaltene hervorruft, und
bei dem die Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps durch ein Legierungs- und/oder Diffusionsverfahren
erzeugt worden ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das auf dem System verbleibende
Störstellenmaterial auf mechanischem, chemischem oder thermischem Wege entfernt und
darüber eine sperrfreie Elektrode mit großer Wärmekapazität aus einem gut leitenden Material,
z. B. Kupfer, angebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System nach dem Entfernen
der störstellenbildenden Substanz einer thermischen Nachbehandlung unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Herstellen eines Systems mit Indium als störstellenbildender
Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragung des Indiums mit HiEe eines chemischen
Lösungsmittels, vorzugsweise Salzsäure, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung
im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre, vorzugsweise in einer Edelgasatmosphäre,
erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden zum Herstellen von steuerbaren Systemen,
vorzugsweise Kristallverstärker oder Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende
Flächen des Halbleiterkörpers behandelt werden und die thermische Nachbehandlung
so geführt wird, daß sich die durch Diffusion gebildeten Zonen gleichen Leitfähigkeitscharakters
bis auf den gewünschten Abstand einander nähern.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anbringen
der Elektrode die behandelte Fläche mit Kupfer überzogen und die Elektrode auf diese
Kupferschicht mit einem Lot hoher Wärmeleitfähigkeit aufgelötet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 829 018, 851527;
britische Patentschrift Nr. 571 905;
USA.-Patentschriften Nr. 2 375 353, 2 644 852;
»Der Radio-Markt«, Beilage in der »Elektro-Technik«, Coburg, 9. 2.1951, S. 14 bis 16.
Deutsche Patentschriften Nr. 829 018, 851527;
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»Der Radio-Markt«, Beilage in der »Elektro-Technik«, Coburg, 9. 2.1951, S. 14 bis 16.
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