AT218570B - Verfahren zur großflächigen Kontaktierung eines einkristallinen Siliziumkörpers - Google Patents

Verfahren zur großflächigen Kontaktierung eines einkristallinen Siliziumkörpers

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AT218570B
AT218570B AT19658A AT19658A AT218570B AT 218570 B AT218570 B AT 218570B AT 19658 A AT19658 A AT 19658A AT 19658 A AT19658 A AT 19658A AT 218570 B AT218570 B AT 218570B
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Norbert Dr Schink
Adolf Dr Herlet
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Siemens Ag
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   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur grossflächigen Kontaktierung eines einkristallinen
Siliziumkörpers 
Die Erfindung nach dem Stammpatent betrifft ein Verfahren zur grossflächigen Kontaktierung eines einkristallinen Siliziumkörpers mit einer antimonhaltigen Goldfolie durch Zusammenlegieren beider über eine Fläche von mehreren   mm ! bis   zu einigen cm2, welches durch die Kombination der folgenden an sich bekannten Merkmale gekennzeichnet ist :
1.

   Verwendung von Gold mit einem Antimongehalt zwischen 0, 2 % und 5   0 ; 0,   insbesondere von zirka 1   0/0,   aus dem
2. eine Folie durch Kaltwalzen hergestellt wird, die
3. mit Hilfe eines Presskörpers mit zur Kontaktfläche paralleler Druckfläche in den Siliziumkristall einlegiert wird, wobei
4. die ganze Goldmenge der Folie durch Wärmebehandlung in Legierungsflüssigkeit übergeführt wird, so dass die Legierung eine über die ganze Kontaktierungsfläche gleichmässige, durch die Goldmenge je Flächeneinheit im voraus festgelegte Tiefe erhält. 



   An solchen   Gold I Antimon - Kontakten   wurden häufig insbesondere bei Transistoren, die mit sehr dünner Goldfolie kontaktiert wurden, fehlerhafte Legierungsstellen, sogenannte Warzen, beobachtet. Sämtliche Transistoren, die bei der auf den Legierungsprozess folgenden Prüfung eine zu geringe Sperrspannung hatten, und bei denen daraufhin die   Legierungsgrenzfläche   durch Ätzen freigelegt wurde, zeigten solche Warzen. Obwohl die   Gold ! Antimon'Legierung   stets in gleicher Zusammensetzung bestellt worden war, ergaben von verschiedenen Lieferungen einige fast 100 0 gute Transistoren und andere fast lauter Ausschuss, ohne dass eine Ursache für diese verschiedenen Ergebnisse gefunden werden konnte.

   Langwierige Untersuchungen erst führten zu der Vermutung, dass bei Anwesenheit von Arsenspuren in der Gold/Antimon-Legierung die Warzenbildung weitgehend unterbleibt, wahrscheinlich infolge besserer Benetzung der Siliziumfläche durch das Legierungsmetall. Arsen an sich ist als Element der V. Gruppe des Periodischen Systems und somit als Mittel zur n-Dotierung von Germanium und Silizium bekannt. Die Dreistofflegierungen von Silizium, Arsen und einem geeigneten Kontaktmetall, insbesondere Gold, sind jedoch durchwegs spröde, auch diejenigen, in denen der Arsengehalt nur wenige Hundertteile des Goldanteils beträgt. Deshalb ergibt die Verwendung von Arsen an sich als Beimengung bei der Kontaktierung von Siliziumeinkristallen keine brauchbaren elektrischen Halbleiterelemente und wurde deshalb nach dem Scheitern der ersten Versuche von der Fachwelt verworfen. 



   Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass die Anwesenheit von Arsen den Legierungsprozess unter gewissen Umständen fördern kann, und besteht darin, dass eine Gold/antimon - Legierung mit einem Arsengehalt von mindestens   l0 - 3 % bits   höchstens   10-1 lo,   bezogen auf die Gesamtmenge der   Gold ! Antimon-Legierung, in   den Siliziumgrundkörper einlegiert wird. Nachträgliche Kontrollversuche haben die Richtigkeit der Erkenntnis und der daraus gezogenen Lehre bestätigt. 



   Damit die Benetzung z. B. auch bei   einerr.   mässigen Druck von weniger als 1 kg/cm2 während desLe-   * 1.   Zusatzpatent Nr. 216575. 

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 EMI2.1 
 nach dem Ergebnis der bisherigen Untersuchungen ungefähr bei einem Arsengehalt von 10-1   0 ; 0,   bezogen auf die Gesamtmenge der   Gold/Antimon-Legierung.   Übrigens kann bei zu hohem Arsenanteil unter Um-   standen   Gefahr bestehen, dass sich die fertige Goldlegierung nach dem Erkalten kaum noch zu einer dünnen Folie auswalzen lässt, oder dass das fertig kontaktierte Siliziumelement nach dem Erkalten Risse oder Sprünge infolge zu hoher Sprödigkeit aufweist. 



   Die Aufbereitung einer geeigneten arsenhaltigen   Gold/Antimon-Legierung kann   vorteilhaft in der Weise erfolgen, dass durch einen ersten Schmelzprozess das Arsen dem hochreinen Antimon beigeschmolzen wird und dass durch einen oder mehrere weitere Schmelzprozesse das arsenhaltige Antimon mit der gehörigen Menge hochreinen Goldes   zusammenlegten wird.   Der Goldanteil kann gegebenenfalls durch mehrere Schmelzprozesse stufenweise erhöhtwerden. Im   Endstadium   sollen die   anteiligerimengen   vorzugweise 99   0   Au und 1   Ufo   Sb/As betragen. 



   Die auf diese Weise hergestellte arsenhaltige   Gold/Antimon-Legierung   kann zu einer Folie bis herab zu einer Stärke von   0, 05 mm   oder weniger ausgewalzt werden. In dieser Foliengestalt lässt sich das Kontaktmetall erfahrungsgemäss bequem handhaben. 



   Der eigentliche   Legierungsprozess   kann   z. B. mittels nachgiebiger und einstellbarer Druckvorrich-     tnngen,   in welchen die Siliziumscheiben mit den beiderseits anliegenden Kontaktfolien und gegebenenfalls Trägerplatten zwischen Druckplatten, z. B. aus Graphit, eingeklemmt und so der Erhitzung auf zirka 700 
 EMI2.2 
 
195149Halbleiteraggregats in eine   Pulverfüllung,   z. B. von Graphitpulver, und Zusammenpressen der letzteren sowie Erhitzung, wie erwähnt, gegebenenfalls unter mässiger Druckbelastung bis zu etwa   l   kg/cm2 oderweniger durchgeführt werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur grossflächigen Kontaktierung eines einkristallinen Silizium körpers mit einer antimonhaltigen Goldfolie durch Zusammenlegieren beider über eine Fläche von mehreren mm 2 bis zu einigen   cm ? nach Patent Nr. 212877, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gold/Antimon-Legierung mit einem Arsengehalt von mindestens 10 * % bis höchstens 10"%, bezogen auf die Gesamtmenge der Gold/Antimon-Le-    gierung, in den Silizium-Grundkörper einlegiert wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbereitung der arsenhaltigen Gold/ EMI2.3 destens einen zweiten Schmelzprozess das arsenhaltige Antimon dem hochreinen Gold beigemengt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die arsenhaltige Gold/Antimon-Legierung in Foliengestalt mit dem Siliziumkörper zusammengebracht wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die arsenhaltige Gold/Antimon-Folie zusammen mit dem Halbleitergrundkörper in eine Druckvorrichtung eingeklemmt und in diesem Zustand der Erhitzung zwecks Einlegierung ausgesetzt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Goldfolie vereinigte Halbleitergrundkörper in ein neutrales Pulver, z. B. Graphitpulver, eingebettet und eingepresst und in diesem Zustand unter ermässigtem Druck der Erhitzung zwecks Einlegierung ausgesetzt wird.
AT19658A 1957-02-05 1958-01-10 Verfahren zur großflächigen Kontaktierung eines einkristallinen Siliziumkörpers AT218570B (de)

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