DE1125551B

DE1125551B - Verfahren zur Herstellung eines legierten pn-UEbergangs sehr geringer Eindringtiefe in einem Halbleiterkoerper

Info

Publication number: DE1125551B
Application number: DEP18467A
Authority: DE
Inventors: Richard Austin Williams
Original assignee: Philco Ford Corp
Current assignee: Space Systems Loral LLC
Priority date: 1956-05-04
Filing date: 1957-05-03
Publication date: 1962-03-15
Also published as: US2930108A; GB847628A; NL216978A; FR1173399A; NL111786C

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

P 18467 ΥΠ! c /21g

ANMELDETAG: 3. MAI 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 15. MÄRZ 1962

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines legierten pn-Übergangs sehr geringer Eindringtiefe in einem Halbleiterkörper unterhalb eines als Elektrode dienenden Metallüberzugs unter Verwendung von zwei Aktivatorsubstanzen und unter gleichzeitiger Befestigung einer Zuleitung an dieser Elektrode.

Die Herstellung von Halbleiteranordnungen in Massenproduktion, insbesondere die Herstellung von Transistoren, die zur Verstärkung von Wechselströmen hoher Frequenz geeignet sind, bereitete wegen der geringen Abmessungen der hierbei verwendeten Teile und der geforderten engen Toleranzen erhebliche Schwierigkeiten.

Die wegen ihrer guten Tauglichkeit bei Hochfrequenz bevorzugten Halbleiteranordnungen mit Oberflächen-pn-Ubergängen müssen aus bekannten Gründen — geringer Abstand der Emitter- und Kollektorübergänge zur Verminderung der Laufzeit, kleinflächige Ausbildung der Emitter- und Kollektorelektroden zur Herabsetzung der Kapazität — in äußerst kleinen Abmessungen hergestellt werden; sie haben darüber hinaus den Nachteil, daß das Injektionsvermögen des Emitters bei dem Oberflächen-pn-Ubergang verhältnismäßig niedrig ist.

Andererseits ist die Hochfrequenztauglichkeit von Halbleiteranordnungen mit den üblichen Legierungselektroden mit gutem Injektionsvermögen aus den bekannten Gründen beschränkt.

Es wurde daher bereits eine Halbleiteranordnung gewählt, welche die Vorteile der beiden genannten Anordnungen vereinigt und bei guter Hochfrequenztauglichkeit ein hohes Injektionsvermögen des Emitters besitzt. Dieser als Mikro-Legierungstransistor bezeichnete Transistortyp besteht vorzugsweise aus einem Halbleiterkörper, der an gegenüberliegenden Flächen mit beispielsweise im Ätzverfahren hergestellten Vertiefungen versehen ist. Die Bodenflächen dieser Vertiefungen sind im wesentlichen eben und parallel und durch eine Halbleiterschicht voneinander getrennt, deren Dicke praktisch gleich dem gewünschten kleinen Abstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor ist. Zur Herstellung eines Emitters mit hohem Injektionsvermögen und im wesentlichen ebenem pn-Ubergang und mit dem gewünschten Abstand vom Kollektor wird Legierungsmaterial mit sehr hoher Konzentration an Aktivatomen bis zu einer äußerst geringen Tiefe in die Fläche des Halbleiterkörpers am Boden einer der Vertiefungen einlegiert. Bei der Herstellung dieses Transistors wurde der gewünschte Legierungsbereich dadurch gebildet, daß die letztgenannte Fläche mit einem Metall überzogen wurde, daß die Aktivierungssubstanz auf den Metall-Verfahren zur Herstellung

eines legierten pn-Übergangs

sehr geringer Eindringtiefe

in einem Halbleiterkörper

Anmelder:

Philco Corporation,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Mai 1956

Richard Austin Williams, Collingswood, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Überzug aufgebracht wurde und daß der Überzug und die Aktivierungssubstanz so erhitzt wurden, daß die Aktivierungssubstanz sich mit dem darunterliegenden Halbleiter legierte. Der in dieser Weise hergestellte Emitter sowie der ebenso hergestellte Kollektor können mit einer leitfähigen Zuführung versehen werden. Der Kollektor kann dabei in einer gleichartigen Vertiefung in dem Halbleiterkörper angeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von legierten pn-Übergängen zu schaffen, das bei derartigen Mikro-Legierungshalbleiteranordnungen wie auch bei herkömmlichen legierten Halbleiteranordnungen anwendbar ist und eine wesentliche Verbesserung bekannter Verfahren darstellt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines legierten pn-Ubergangs sehr geringer Eindringtiefe in einem Halbleiterkörper unterhalb eines als Elektrode dienenden Metallüberzugs unter Verwendung von zwei Aktivatorsubstanzen und unter gleichzeitiger Befestigung einer Zuleitung an dieser Elektrode.

Gemäß der Erfindung wird das Verfahren so ausgeführt, daß auf den in an sich bekannter Weise als Elektrode aufgebrachten Metallüberzug die Zuleitung aufgesetzt wird, deren anzuschließendes Ende mit

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einem Lot versehen ist, das zwei Aktivatorsubstanzen Fig. 3 schematisch eine zur Durchführung eines gleichen Leitfähigkeitstyps mit stark unterschiedlichen weiteren Arbeitsganges geeignete Anordnung und

Verteilungskoeffizienten in dem Halbleiterkörper ent- Fig. 4 schematisch eine durch Anwendung des Verhält, und daß das Lot kurzzeitig so weit erhitzt wird, fahrens hergestellte Anordnung,
daß wenigstens einer seiner Aktivatorbestandteile mit 5 Bei der im folgenden im einzelnen beschriebenen dem unterhalb der Elektrode befindlichen Halbleiter- speziellen Ausführungsart des Verfahrens nach der

material legiert. Erfindung wird ein Hochfrequenztransistor des ein-

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Her- gangs erwähnten Mikrolegierungstyps wie folgt herstellung des pn-Übergangs und die Befestigung der gestellt: Gegenüberliegende Flächen eines Plättchens

Zuleitung an der Elektrode in einem einzigen Arbeits- io aus η-leitendem Material, z. B. η-Germanium, werden

gang mit nur einmaliger Erhitzung erzielt wird, wo- elektrolytisch in der Weise geätzt, daß koaxiale und durch eine besonders dünne Rekristallisationsschicht gegenüberliegende Vertiefungen entstehen, deren

mit einem dicht unterhalb der Oberfläche des Halb- Bodenflächen voneinander einen vorbestimmten

leiterkörpers gelegenen pn-Übergang gebildet wird. kleinen Abstand haben und innerhalb eines gewissen

Bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung 15 Bereiches eben sind und parallel zueinander verlaufen,

von Legierungselektroden mußte nach dem Einlegieren Ein Akzeptor, z. B. Indium, wird dann auf die ebenen

zur Befestigung der Zuleitung an der Elektrode der Bereiche der Vertiefungen elektrisch aufplattiert, wo

betreffende Bereich nochmals erhitzt werden, wodurch der Emitter und der Kollektor anlegiert werden sollen,

eine Verlagerung des pn-Ubergangs weiter nach innen Dann wird das Ende einer Zuleitung, an welches ein

und sonstige unerwünschte Nebenerscheinungen auf- 20 Lotkügelchen auf elektrischem Wege angeschmolzen

traten. ist, auf die Metallplattierung gesetzt. Dem Lot und

Es ist bei einem Verfahren zur Herstellung von der Metallplattierung wird dann eine Wärmemenge pn-Übergängen durch Einlegieren von Indium in zugeführt, die gerade ausreicht, um diese zu schmelzen einen η-leitenden Germaniumkörper bereits bekannt, und miteinander zu legieren sowie einen sehr kleinen das als Aktivatorsubstanz dienende Indium mit Hilfe 25 Teil des an die Schmelze angrenzenden Halbleitereiner dünnen Metallzwischenschicht einzulegieren. körpers zu lösen. Beim Abkühlen bildet sich dann Bei dem bekannten Verfahren besteht die Zwischen- der pn-Ubergang, und gleichzeitig wird die Zuleitung schicht jedoch aus einem neutralen Metall, das den an die Elektrode angeschmolzen.
pn-Übergang nicht beeinflußt. Bei dem Verfahren Beim Zusatz von Gallium enthält die zuerst rekrinach der Erfindung kann das Metall des Metallüber- 30 stallisierende Schicht wegen des größeren Verteilungszugs eine Aktivatorsubstanz der gleichen Art wie der koeffizienten des Galliums viel mehr Gallium als aus dem Lot in den Halbleiterkörper einlegierte Indium, und das Gallium ist in dieser in einer sehr Aktivator sein. hohen Konzentration, z. B. in der Größenordnung

Es ist ferner bekannt, bei legierten Elektroden für von mindestens 10^ie Atomen Gallium je Kubik-

die Herstellung des pn-Übergangs zwei Aktivator- 35 Zentimeter Germanium, enthalten. Daher hat ein

Substanzen, wie beispielsweise Gallium und Indium, solcher pn-Übergang ein hohes Injektionsvermögen

zu verwenden, wodurch unter anderem das Injektions- und kann als ausgezeichneter Emitter dienen. Da

vermögen des pn-Übergangs der größeren Festlöslich- ferner das Erhitzen nur auf eine niedrige Temperatur,

keit von Gallium wegen erhöht wird. z. B. 165° C, und nur für kurze Zeit, z. B. für 3 bis

Zweckmäßig enthält das Lot als einen der Aktivator- 40 5 Sekunden, erfolgt, enthält nur eine sehr dünne bestandteile das zur Herstellung des Metallüberzugs Schicht unterhalb der Oberfläche des Halbleiterdienende Aktivatormetall. In diesem Fall kann der körpers, z.B. von der Größenordnung von 2,5-1O^-8Cm, andere Aktivatorbestandteil des Lotes einen wesentlich dieses Gallium. Demgemäß stimmt die Form des größeren Verteilungskoeffizienten in dem Halbleiter- pn-Übergangs im wesentlichen mit der der Halbleiterkörper als der erstgenannte Aktivatorbestandteil be- 45 oberfläche überein, auf der das Indium anfänglich sitzen. galvanisch niedergeschlagen wurde. Außerdem ist der

Außerdem kann bei Herstellung eines pn-Übergangs Umfang des pn-Ubergangs genau definiert, da dieser

in einem Germanium-Halbleiterkörper der Überzug sich nur unterhalb des anfänglich aufplattierten

aus einem Akzeptormetall hergestellt werden und das Indiums bildet.

Lot dieses Metall sowie Gallium enthalten. 5° Der Kollektor des Transistors wird in gleicher

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren nach der Weise hergestellt. Es kann auch der pn-Übergang, Erfindung bei einem Halbleiterkörper, welcher Stör- den das aufplattierte Indium mit dem Germanium stellen beider Leitfähigkeitstypen, jedoch die Störstellen bildet, ohne weitere Bearbeitung als Kollektor Vereines Typs im Überschuß enthält; dann können das wendet werden. Dann kann eine Zuleitung in üblicher zur Herstellung des Metallüberzugs dienende Akti- 55 Weise an diesem befestigt werden, z. B. mit Hilfe vatormetall sowie die Aktivatorbestandteile des Lotes eines Lotes, beispielsweise eines eutektischen Gevon dem dem Leitfähigkeitstyp der überschußstör- misches von Indium und Kadmium, dessen Schmelzstellen des Halbleiterkörpers entgegengesetztem Leit- punkt wesentlich niedriger als der des Indiums liegt, fähigkeitstyp sein. Für ein spezielles Beispiel zur Herstellung eines

Das Verfahren nach der Erfindung wird in der 60 Hochfrequenztransistors werden noch die folgenden

folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Angaben gemacht,

an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt Nach diesem Beispiel wird zunächst ein Nickel-

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Durch- basisplättchen 10 (s. Fig. 1) an das eine Ende eines

führung bestimmter Arbeitsgänge des Verfahrens nach Plättchens 12 aus η-leitendem Germanium angelötet,

der Erfindung, 65 so daß ein Ohmscher Kontakt entsteht. Dieses

Fig. 2 einen Transistor in einem Zwischenstadium Germanium hat einen spezifischen Widerstand von

seiner Herstellung nach dem erfmdimgsgemäßen Ver- 0,05 bis 0,09 Ohm · cm und eine 50 Mikrosekunden

fahren, überschreitende Lebensdauer der Minoritätsträger.

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Das Plättchen 12 kann eine Dicke von 0,05 mm und magnetische Strahlung wird am besten so ausgewählt, eine Länge und Breite von 2,54 bzw. 1,3 mm haben. daß einige ihrer Komponenten Wellenlängen inner-Das zur Befestigung des Basisplättchens 10 am Platt- halb eines begrenzten Bandes haben, welches in der chen 12 dienende Lot kann hauptsächlich aus Zinn Nähe der Durchlaßgrenze des Körpers für die zu bebestehen. 5 stimmende Dicke liegt. In dem Maße, in welchem Die aus dem Plättchen 12 und dem Basisplättchen 10 sich die Dicke während der Ätzbearbeitung ändert, bestehende Einheit wird dann an einem Halter 14 verschiebt sich die Wellenlängenkante des Durchlaßbefestigt. Dieser hat ein zylindrisches Glasstück 16, bereiches, wodurch leicht erkennbare Intensitätsin welches drei aus Kupfer bestehende nickelplattierte änderungen der in der Kantengegend liegenden Leiterstifte 18, 20 und 22 parallel und koplanar zur io Komponente erhalten werden, welche zu charakteri-Achse des Glasstückes eingebettet sind. Ferner hat stischen Änderungen des elektrischen Ausgangssignals der Halter eine mit einem Flansch versehene Metall- des Strahlungsdetektors führen. Nach einem anderen, hülse 24, die das Glasstück fest umgibt. Speziell wird rein elektrischen Verfahren kann man den Raumdie Einheit an dem Halter dadurch befestigt, daß das ladungsbereich, der bei Vorspannung eines an einer Basisplättchen 10 mit dem mittleren Leiterstift 20 des 15 Fläche des Halbleiterkörpers erzeugten pn-Übergangs Halters 14 durch Punktschweißen verbunden wird. in Sperrichtung innerhalb des Halbleiterkörpers ent-Das Germaniumplättchen 12 wird dann in eine Lage steht, zur Dickenanzeige verwenden. In beiden Fällen senkrecht zu und zwischen einem Paar einander ent- kann die Überwachung so ausgebildet sein, daß bei gegengerichteter koaxialer Flüssigkeitsstrahlen 26 bzw. Erreichen der gewünschten Dicke der Ätzvorgang 28 einer Elektrolytlösung gebracht. Die Strahlen 30 automatisch beendet wird.

werden aus Düsen 30 bzw. 32 mit einem Durchmesser Als nächstes werden Indiumtupfen elektrolytisch von 0,075 bzw. 0,15 mm gespritzt. Die elektrolytische auf den entsprechend geätzten Flächen des Plättchens Lösung enthält Indiumionen. 12 niedergeschlagen. Dies geschieht durch Schließen Nachdem das Plättchen 12 in seine richtige Lage der unteren Kontakte des Schalters 36, wodurch an gebracht ist, werden seine von den Strahlen 26 und 28 25 das Plättchen 12 ein negatives Potential gelegt wird, getroffenen Flächen elektrolytisch dadurch geätzt, daß Das Elektroplattieren wird fortgesetzt, bis sich ein an die Strahlen ein gegenüber dem Plättchen 12 erster Tupfen von ungefähr 75 μ Durchmesser und negatives Potential gelegt wird und daß die zu ätzenden ungefähr 13 μ Dicke an seiner dicksten Stelle an der Flächen mit Licht bestrahlt werden. Der positive und von dem Strahl 26 getroffenen Fläche des Plättchens der negative Anschluß der Batterie 34 sind mit den 30 12 und sich ein zweiter Tupfen von etwa 150 μ DurchKontakten 40 bzw. 42 des Schalters 36 verbunden. Der messer und etwa 25 μ Dicke an seiner dicksten Stelle Kontakt 44 des Schalters 36 ist über einen Wider- an der von dem Strahl 28 getroffenen Fläche des stand 38 mit inerten Elektroden 46 und 48 verbunden, Plättchens 12 gebildet hat.

welche in die Elektrolytlösung eintauchen, während Beim Ausführen der oben beschriebenen elektro-

ein zweiter fester Kontakt 50 über den Leiterstift 20 35 chemischen Arbeitsgänge führte eine Lösung mit der

mit dem Plättchen 12 verbunden ist. Der Schalter- folgenden Zusammensetzung zu besonders guten

kontakt 50 ist ebenfalls unmittelbar mit einem dritten Ergebnissen:

Schalterkontakt52 verbunden, während der Schalter- Indiumsulfat 154g

kontakt 44 über einen zweiten strom begrenzenden Ammoniumchiorid ............... 11' g

Widerstand 54 mit einem vierten Schalterkontakt 56 40 d-Weinsäure 15g

verbunden ist. Demgemäß wird zum elektrolytischen Natriumsalz von Äthylendiamintetra-

Ätzen das obere Kontaktpaar des Schalters 36 ge- essigsäure 2 g

schlossen, während zum elektrolytischen Plattieren Wasser 1 1

das untere Kontaktpaar geschlossen wird.

Das Licht zum Anstrahlen der geätzten Flächen 45 Für diese Lösung wurden die folgenden zusätzlichen

des Plättchens 12 wird von Lichtquellen 58 bzw. 60 ge- Verfahrensbedingungen ermittelt, durch die eine glatte

liefert, von denen jede ein Gehäuse 62, eine elektrische Ätzung und eine anhaftende Plattierung erzielt wird:

Birne 64 und eine Kondensatorlinse 66 hat. Die Linse Durchmesser des Strahles 26

richtet das von der Glühbirne 64 erzeugte Licht auf _m _{der Mündung der Düse} 30 ₇5 μ

die richtige Flache des Plattchens 12 Die Glühbirnen ₅o _Durchmesser des Strahles 28

64 werden aus einer Stromquelle 68 gespeist _{an der Mündung der Düse 32 0},15 mm

Das elektrolytische Ätzen des Plattchens 12 wird _{Druck untef wdchem Elektrolyt}

fortgesetzt bis der Abstand zwischen den von den _{der Düse} ^ _{zugeführt wird} ^_{1 kg/cm}*

Strahlen 26 und 28 getroffenen Flachen auf etwa _{Druck unter welchem Elektrolyt}

0,0025 mm herabgesetzt ist 55 der Düse 32 zugeführt wird ... 0,4 bis

Zweckmäßig wird die Große des Abstandes zwischen q z- ij_e/_cina

den geätzten Flächen, d h. also die Dicke des Halb- Temperatur des Elektrolyten .... 25» C

leiterplattchens während des Ätzens stetig kontrolliert. _{Stärke des dem StraM 26 zugef ühr}.

Beispielsweise kann hierzu ein spektroskopisches Ver- _{ten Ätzstromes} 0,6 bis 0,8mA

fahren dienen bei weichem der Korper m Richtung 60 _{Stäfke deg dem StraM} ^ _zugeführ.

der zu messenden Dicke d h. also quer zur Plattchen- _{ten Ätzstromes} 0,8 bis 1 mA

flache und parallel zur Achse des Ätzstrahls, mit einer _{Stärke des dem Strahl 26 zugeführ}.

elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise im Infra- _{ten Plattierstromes} ., ₀,l mA

rotgebiet durchstrahlt wird und die vom Halbleiter- _{Stärke des dem Strahl M zugef ühr}.

körper durchgelassene Strahlung bzw. ausgewählte 65 _{ten Plattierstrome}s 0,2 mA

Komponenten hiervon einem geeigneten Detektor

zugeführt werden, welcher ein die Dicke angebendes Unter diesen Bedingungen beträgt die Zeit, die

elektrisches Ausgangssignal liefert. Die elektro- erforderlich ist, um das Germaniumplättchen 12 von

einer anfänglichen Dicke von 50 μ auf eine endgültige Leiters 76 durch Punktschweißen an dem Leiterstift 22 Dicke von etwa 2,5 μ zu ätzen, ungefähr 1 Minute. befestigt wird.

Zum Aufplattieren von Indiumtupfen geeigneter Fig. 3 zeigt in stark vergrößerter Ansicht, zum Teil

Größe auf die geätzten Flächen des Plättchens sind dann im Schnitt, die Anordnung der Leiter 70 und 76 30 bis 40 Sekunden erforderlich. 5 gegenüber einem »Haarnadel «-Heizelement 80. Insbe-

Die vorstehend im Zusammenhang mit der Fig. 1 sondere ist das Heizelement 80 dicht neben dem beschriebene Anordnung und das weiter erläuterte Leiter 70 angeordnet, der selbst von dem Tupfen 74 Verfahren zum Plattieren mit Indium sowie die senkrecht aufwärts verläuft. Vorteilhaft hat das Heizerwähnten Verfahren zur Dickenkontrolle beim Ätzen element 80 einen Abstand von etwa 1,6 mm von dem sind an sich bekannt oder an anderer Stelle bereits io Leiter 70. Das Heizelement 80 wird aus einer Wechselvorgeschlagen und sind nicht Gegenstand des Ver- stromquelle 82 mit der Primärwicklung 84 eines den fahrens nach der Erfindung. Strom verstärkenden Transformators 86 über einen

Nachdem die Indiumtupfen auf das Germanium- normalerweise geöffneten, einen momentanen Kontakt plättchen 12 aufplattiert sind, wird die ganze Tran- gestattenden Schalter 88 verbunden. Die Sekundärsistoreinheit in destilliertem Wasser abgespült und mit 15 wicklung 90 des Transformators 86 ist mit den AnHilfe eines Luftstromes getrocknet. Schlüssen des Heizelementes 80 verbunden.

Zwei Zuleitungen, welche Verbindungen zwischen Unmittelbar vor dem Heizen wird ein Flußmittel,

den Leiterstiften 18 und 22 und den nach der Erfindung das aus einer gesättigten Lösung von Zinkchlorid in herzustellenden Emitter- und Kollektorelektroden Äthylenglykol besteht, zwischen das Lotkügelchen 72 bilden sollen, werden nun in der Weise vorbereitet. 20 und den Indiumtupf en 74 eingebracht. Beim Heizen daß ein Kügelchen eines besonderen Lotes auf das eine wird dann der Emitter-pn-Übergang innerhalb des Ende je zweier Drähte aus reinem Nickel aufplattiert Germaniumplättchens 12 unterhalb des Indiumtupfens wird, von denen jeder einen Durchmesser von etwa 74 einlegiert und gleichzeitig die Zuleitung 70 an die 25 μ hat, und daß darauf jeder Draht in eine der Emitterelektrode angeschmolzen, indem der Indiumjeweiligen Vorrichtung angepaßte Form gebogen wird. 25 topfen 74 und das Lotkügelchen 72 einen geringen Dieses Lot enthält Indium und außerdem eine geringe Betrag über ihre Schmelzpunkte kurze Zeit erhitzt Menge Gallium, und zwar etwa 99 Gewichtsprozent werden.

Indium und 1 Gewichtsprozent Gallium, es kann Dies erfolgt durch Wärmestrahlung gerade so lange,

jedoch auch bis zu 2% oder nur 0,5 % Gallium ent- bis das Kügelchen 72 schmilzt, halten. Beim Aufplattieren des Lotkügelchens auf das 30 Die nach dem Verfahren nach der Erfindung herge-Ende der Zuleitung ist eine Lösung mit folgender stellte Anordnung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Zusammensetzung für ein dichtes, nicht poröses, Die Masse 92 besteht hauptsächlich aus Indium und anhaftendes Kügelchen zweckmäßig: ist fest mit der Zuleitung 70 und der rekristallisierten

p, _]00 Zone 94 des Germaniumplättchens 12 verbunden.

yzenn . g ₃₅ j)j_eser legierte Bereich wird von einer sehr hohen.

Indiumtrichlorid 7 g Konzentration von Gallium in fester Lösung mit dem

Galliumtrichlorid Ig Germanium des Plättchens 12 gebildet. In dem Bereich

Ammoniumtrichlorid 5 g sind beispielsweise 10¹⁹ Galliumatome je Kubikzenti

meter Germanium vorhanden. Diese Zone hat eine

Die oben angegebenen Mengen beziehen sich auf die 40 äußerst geringe Dicke von etwa 2,5 · 10~⁶ cm. Daher wasserfreie Form jeder dieser vier Verbindungen. hat der pn-Übergang im wesentlichen dieselbe Form

Bei der Herstellung der Plattierlösung wird das wie die Oberfläche, auf welche der Indiumtupfen 74 Glyzerin zuerst auf eine Temperatur von 140⁰C anfänglich aufgebracht wurde. Aus diesem Grunde erhitzt. Die Indium-, Gallium- und Ammoniumsalze hat der pn-Übergang von den gegenüberliegenden werden dann in der angegebenen Reihenfolge in das 45 geätzten Flächen des Plättchens 12 praktisch auch Glyzerin hineingerührt. Jedes Salz wird vollständig den ursprünglich zwischen den beiden geätzten Flächen in dem Glyzerin aufgelöst, bevor das folgende Salz vorhandenen Abstand.

hinzugefügt wird. Während des Plattierens wird diese Der Kollektor wird an der gegenüberliegenden Fläche

Lösung auf einer Temperatur zwischen 135 und 145°C des Germaniumplättchens 12 in gleicher Weise eingehalten. 50 legiert, indem der Indiumtupfen 78 mit der Zuleitung 76 Wenn beide Zuleitungen in der beschriebenen Weise nach Umdrehen der Anordnung verschmolzen wird, vorbereitet sind, wird das auf jede der Leitungen auf ge- Der auf diese Weise erzeugte Kollektorübergang ist tragene Lotkügelchen gegen den entsprechenden auf das ebenfalls äußerst dünn und stimmt im wesentlichen Halbleiterplättchen 12 aufplattierten Indiumtupfen mit der Form der Fläche überein, an die er angrenzt, gesetzt und das nicht überzogene Ende jedes Draht- 55 Der pn-Übergang hat, wenn er in Sperrichtung vorleiters an dem entsprechenden Leiterstift des Halters 14 gespannt wird, wegen der hohen Konzentration der in durch Punktschweißen befestigt. Insbesondere, und dem Germaniumplättchen 12 gelösten Galliumatome wie Fig. 2 zeigt, wird das Ende einer ersten Zulei- eine hohe Impedanz.

tong 70, auf die ein Kügelchen 72 des oben beschrie- Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann ein

benen Lotes aufgetragen ist, gegen den kleineren der 60 Transistor auf einfache und schnelle Weise hergestellt Indiumtupfen 74 gesetzt, unter welchem der Emitter werden, dessen Emitter und Kollektor genau vorherdes Transistors gebildet werden soll, während das bestimmte Größen, Formen und gegenseitige Lage andere Ende des Drahtes 70 durch Punktschweißen haben und an denen die Zuleitungen bereits beim an dem Leiterstift 18 befestigt wird. Ebenso wird das Legieren befestigt werden. Da die Geometrie der mit Lot überzogene Ende einer zweiten Zuleitung 76 65 Halbleiteranordnung genau kontrolliert werden kann, gegen den größeren, 78, der beiden Indiumtupfen ist es möglich, Emitter und Kollektor äußerst dicht gesetzt, unter welchem der Kollektor des Transistors nebeneinander anzuordnen, ohne daß die Gefahr eines gebildet werden soll, während das andere Ende des zwischen ihnen auftretenden Kurzschlusses besteht.

Daher ist dieses Verfahren besonders zur Herstellung von Transistoren für hohe Frequenzen geeignet.

Der Transistor wird dann in bekannter Weise geätzt, getrocknet und in ein Gehäuse eingebaut bzw. in Kunstharz eingebettet.

Ergänzend sei noch bemerkt, daß es nicht notwendig ist, daß die in dem Halbleiterplättchen 12 gebildete Vertiefung durch elektrolytisches Ätzen hergestellt wird. Es können z. B. auch bekannte Sandstrahlverfahren, denen chemisches Ätzen folgt, verwendet werden. Ferner muß die in die Vertiefungen des Halbleiterkörpers eingebrachte Metallplattierung nicht elektrisch aufgebracht werden, sondern kann z. B. aufgedampft werden. Auch kann das Indium-Gallium-Lot auf die Zuleitungen nach irgendeinem anderen geeigneten Verfahren aufgebracht werden.

Schließlich kann die zum Schmelzen des Lotkügelchens und des Metallüberzugs notwendige Wärme nach irgendeinem anderen bekannten Verfahren zugeführt werden. Insbesondere kann diese Wärme durch Wärmeleitung über die Zuleitung oder statt dessen durch einen heißen Gasstrom zugeführt werden, der in die Nähe des Lotkügelchens gerichtet wird, oder dadurch, daß das Halbleiterplättchen 12 und die Zuleitungen 70 und 76 in ein Bad eines Flußmittels getaucht werden, welches auf einer den Schmelzpunkt des Lotes überschreitenden Temperatur gehalten wird. Wenn das Plattiermetall Indium und das Lot Indium— Gallium ist, kann z. B. das Bad entweder aus Äthylenglykol oder Glyzerin bestehen und auf einer Temperatur zwischen 160 und 165° C gehalten werden, und das Halbleiterplättchen und die Leiter können 3 Sekunden lang in dieses Bad eingetaucht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Verfahren zur Herstellung eines legierten pn-Übergangs sehr geringer Eindringtiefe in einem Halbleiterkörper unterhalb eines als Elektrode dienenden Metallüberzugs unter Verwendung von zwei Aktivatorsubstanzen und unter gleichzeitiger Befestigung einer Zuleitung an dieser Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß auf den in an sich bekannter Weise als Elektrode aufgebrachten Metallüberzug die Zuleitung aufgesetzt wird, deren anzuschließendes Ende mit einem Lot versehen ist, das zwei Aktivatorsubstanzen gleichen Leitfähigkeitstyps mit stark unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten in dem Halbleiterkörper enthält, und daß das Lot kurzzeitig so weit erhitzt wird, daß wenigstens einer seiner Aktivatorbestandteile mit dem unterhalb der Elektrode befindlichen Halbleitermaterial legiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Elektrode dienende Metallüberzug aus einem Aktivatormetall hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot als einen der Aktivatorbestandteile das zur Herstellung des Metallüberzugs dienende Aktivatormetall enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Aktivatorbestandteil des Lotes einen wesentlich größeren Verteilungskoeffizienten in dem Halbleiterkörper als der erstgenannte Aktivatorbestandteil hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung bei einem Halbleiterkörper, welcher Störstellen beider Leitfähigkeitstypen, jedoch die Störstellen eines Leitfähigkeitstyps im Überschuß enthält, das zur Herstellung des Metallüberzugs dienende Aktivatormetall sowie die Aktivatorbestandteile des Lotes von dem dem Leitfähigkeitstyp der Überschußstörstellen des Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung eines pn-Ubergangs in einem Germanium-Halbleiterkörper das Lot als einen der Aktivatorbestandteile Gallium enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus Indium hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot aus Indium—Gallium mit einem Galliumgehalt von zwischen 0,5 und 2, insbesondere 1 Gewichtsprozent besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 906 955;

deutsche Patentanmeldungen S 26374 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 5. 3. 1953) und S 32974 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 8. 7. 1954);

französische Patentschriften Nr. 1109512, 1120431;

»Proc. of the IRE«, Bd. 40, November 1952, S. 1341, 1342; Bd. 41, Dezember 1953, S. 1706 bis 1708;

»Nachrichtentechnische Fachberichte«, Beiheft Nr. 1, 1955, S. 31,32;

»Phys. Review«, Vol. 79, 1950, S. 1027.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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