DE1231824B - Kontaktanordnung fuer ein elektronisches Festkoerperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Kontaktanordnung fuer ein elektronisches Festkoerperschaltelement und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21 g - 41/00
Nummer: 1231824
Aktenzeichen: D 44893 VIII c/21 g
Anmeldetag: 4. Juli 1964
Auslegetag: __ 5. Januar 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für ein elektronisches Festkörperschaltelement
mit einem die Schaltfunktion übernehmenden Festkörper aus einem Zwei- oder Mehrkomponentensystem,
das unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einem hochohmigen Zustand in
einen niederohmigen Zustand schaltet und in wenigstens einem der beiden Schaltzustände nichtkristallinen
Charakter hat, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
Neben elektronischen Festkörperschaltern mit ausgeprägter Schaltfunktion, die aus mehreren monokristallinen
Schichten bestanden, z. B. die Form einer Fünf-Schicht-Diode hatten, sind inzwischen
elektronische Festkörperschaltelemente der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden, die einen glasartigen
Aufbau haben und die keine Sperrschicht besitzen.
Daneben sind in der neuesten Entwicklung elektronische Festkörperschaltelemente vorgeschlagen
worden, die möglicherweise nicht als Glas anzusprechen sind, aber in wenigstens einem ihrer Zustände
unter dem Begriff »amorph« fallen, was bedeuten soll, daß sich weder unter dem Mikroskop noch
durch eine Röntgen-Diffraktionsuntersuchung ein Kristallcharakter nachweisen läßt; es soll hiermit
nicht ausgeschlossen sein, daß der Festkörper eventuell in einem äußerst feinen polykristallinen Zustand
vorliegt. Beispiele solcher Festkörper bestehen aus Tellur—Germanium, Tellur—Arsen—Germanium,
Cadmium—Arsen—Germanium, Zink—Arsen—Germanium
u. dgl., wobei das Germanium auch durch Silizium ersetzt sein kann.
Bei derartigen Festkörperschaltelementen bereitet aber die Kontaktgabe erhebliche Schwierigkeiten,
weil die üblichen für eine Halbleiter-Kontaktierung bekannten Maßnahmen entweder nicht anwendbar
sind oder die Funktionsfähigkeit des Festkörperschalters beeinträchtigen. Insbesondere diffundiert
das aufgebrachte Material (z. B. Indium bei einer Lötverbindung, Gold bei einem Wärmekompressionskontakt)
in den Festkörper hinein.
Erfindungsgemäß kann trotzdem für ein solches elektronisches Schaltelement ein Festkörper verwendet
werden, der in wenigstens einem der beiden Schaltzustände nichtkristallinen Charakter hat, wenn
der Festkörper an der Kontaktfläche eine kristalline Schicht gleichbleibender Leitfähigkeit trägt, auf der
der Anschlußkontakt angeordnet ist.
Diese Schicht mit ausgeprägtem kristallinem Charakter nimmt an der Umschaltfunktion des Festkörpers
nicht teil. Sie verträgt sich aber mit dem Mate-
Kontaktanordnung für ein elektronisches
Festkörperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Festkörperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder:
Danfoss A/S, Nordborg (Dänemark)
Vertreter:
Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Marbachweg 320
Als Erfinder benannt:
Mogens Dyre, Nordborg (Dänemark)
rial des Festkörpers und bildet infolge ihrer kristallinen Struktur nicht nur einen elektrisch leitenden
Übergang, sondern auch eine Schutzschicht, die es erlaubt, alle für die Halbleiter-Kontaktierung bekannten
Maßnahmen zu ergreifen. So kann man beispielsweise unter Verwendung von Indium eine Lötverbindung
herstellen. Man kann einen heißen Golddraht mit einer Schneide auf der kristallinen Schicht
festdrücken (Wärmekompressionskontakt), man kann ein Kontaktmetall aufstäuben u. dgl.
Es ist zwar ein Punktkontakt-Gleichrichter bekannt, bei dem eine Germaniumschicht zwischen
einer Flächenelektrode und einer Punktelektrode gehalten ist. Hierbei soll die Germaniumschicht im Bereich
des Punktkontakts amorph, darunter jedoch kristallin gehalten werden. Auf diese Weise soll der
' Durchlaßwiderstand des als Detektor wirkenden ^Gleichrichters herabgesetzt werden.
Die Auswahl des Materials für die kristalline Schicht bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten.
Vorzugsweise besteht sie aus einem Teil der Komponenten des Mehr-Komponenten-Festkörpers.
Hierbei macht man von der Tatsache Gebrauch, daß ζ. B. bei einem schaltenden Drei-Komponenten-Festkörper
zwei Komponenten, wie Cadmium und Arsen oder Zink und Arsen, ausgeprägte Kristalle miteinander
bilden und erst durch den Zusatz der dritten Komponente, wie Germanium oder Silizium, in den
amorphen Zustand, der die Schaltfunktion ermöglicht, übergehen. Die Forderungen der Leitfähigkeit,
des kristallinen Charakters und der Verträglichkeit sind hierbei einwandfrei erfüllt.
... 609 750/332
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die kristalline Schicht im wesentlichen aus Kohlenstoff herzustellen,
beispielsweise durch den Niederschlag aus einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre bei höherer
Temperatur. Kohlenstoff ist in diesem Fall gegenüber dem Festkörper neutral.
Eine besonders einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich, wenn der
Festkörper mittels eines an sich bekannten Aufdampfverfahrens in einer Vakuumkammer auf einer
Unterlage erzeugt und danach die Kontaktanordnung in der gleichen Vakuumkammer aufgedampft
wird. Hierbei macht man von der Tatsache Gebrauch, daß sich die eingangs geschilderten schaltenden
Festkörper durch Aufdampfen herstellen lassen und daß auch die kristalline Deckschicht durch Aufdampfen
erzeugt werden kann.
Insbesondere braucht man lediglich diejenigen Komponenten in der Vakuumkammer anzuordnen,
die für den Festkörperschalter benötigt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dann
nämlich beim an sich bekannten Aufdampfverfahren derjenige Teil der Komponenten, der zur Bildung
der kristallinen Schicht benötigt wird, über einen längeren Zeitraum verdampft werden als der übrige
Teil der Komponenten, wobei automatisch die gewünschte Kontaktanordnung entsteht.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform besteht die eine Elektrode der Kontaktanordnung
aus einer Metallunterlage, auf der der Festkörper und darüber die aus der kristallinen Schicht bestehende
andere Elektrode aufgedampft ist.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, in der ein
Ausführungsbeispiel schematisch im Schnitt dargestellt ist.
Auf eine Metallplatte! ist eine schaltende Festkörperschicht
2 aufgedampft. Darüber ist eine kristalline Elektrodenschicht 3 aufgedampft. An der
Platte 1 ist ein Anschlußdraht 4 mittels der Lötverbindung 5 festgemacht. An der Elektrodenschicht 3
ist ein Anschlußdraht 6 mittels der Lötverbindung 7 festgemacht. Die Festkörperschicht besteht aus
67,5% Tellur, 25% Arsen und 7,5% Germanium. Die kristalline Schicht 3 besteht nur aus Tellur und
Arsen.
Die Herstellung erfolgte derart, daß bei einem üblichen Aufdampfverfahren in einer Vakuumkammer
zunächst alle drei Komponenten verdampft wurden, wobei die Menge und die Beheizung des
Germaniums so bemessen war, daß es früher vollständig verdampft war als die beiden anderen Komponenten.
Claims (6)
1. Kontaktanordnung für ein elektronisches Festkörperschaltelement mit einem die Schaltfunktion
übernehmenden Festkörper aus einem Zwei- oder Mehrkomponentensystem, das unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einem
hochohmigen Zustand in einen niederohmigen Zustand schaltet und in wenigstens einem der
beiden Schaltzustände nichtkristallinen Charakter hat, dadurch gekennzeichnet, daß der
Festkörper an der Kontaktfläche eine kristalline Schicht gleichbleibender Leitfähigkeit trägt, auf
der der Anschlußkontakt angeordnet ist.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristalline Schicht
aus einem Teil der Komponenten des Mehr-Komponenten-Festkörpers besteht.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristalline Schicht
im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.
4. Elektronisches Festkörperschaltelement mit einer Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode der Kontaktanordnung aus einer
Metallunterlage besteht, auf die der Festkörper und darüber die aus der kristallinen Schicht bestehende
andere Elektrode aufgedampft ist.
5. Verfahren zur Herstellung der Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Festkörper mittels eines an sich bekannten Aufdampfverfahrens in
einer Vakuumkammer auf einer Unterlage erzeugt und danach die Kontaktanordnung in der
gleichen Vakuumkammer aufgedampft wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung der Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß beim an sich bekannten Aufdampfverfahren derjenige Teil der Komponenten,
der zur Bildung der kristallinen Schicht benötigt wird, über einen längeren Zeitraum verdampft
wird als der übrige Teil der Komponenten.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 895 199;
belgische Patentschrift Nr. 624 465.
Deutsche Patentschrift Nr. 895 199;
belgische Patentschrift Nr. 624 465.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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