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Verfahren zum Aufschmelzen einer Elektrode auf einen
Halbleiterkörper
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufschmelzen einer Elektrode auf einen Halblei- terkörper, der in einer Halbleitervorrichtung, z. B. einem Transistor oder einer Kristalldiode, verwendet werden kann.
Es ist üblich, solche Elektroden dadurch aufzuschmelzen. dass eine Menge Elektrodenmaterial mit dem Halbleiterkörper In Berührung gebracht und gemeinsam auf eine hinreichend hohe Temperatur er- hitzt wird, um eine kleine Menge des Halbleitermaterials in dem Elektrodenmaterial lösen zu lassen bei der darauf erfolgenden Abkühlung kristallisiert sich das Halbleitermaterial und wächst dabei gewöhnlich an dem ursprünglichen Kristallgitter des Körpers an. Die Art des Elektrodenmaterials ist meistens so, dass die elektrischen Eigenschaften des auskristallisierten Materials von denen des ursprünglichen Halbleitermaterials verschieden sind.
Beim Aufschmelzen dringt die Elektrode, wozu hier auch das auskristallisierte Material gehört, et- was in den Halbleiterkörper ein. Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, diese Eindringtiefe weitgehendst konstant über den ganzen Bereich der Elektrode zu halten.
Es ist bekannt, dass es dazu erwünscht ist, das Elektrodenmaterial und den Körper vorher sorgfältig von Oberflächenverunreinigungen zu befreien.
Es ist weiter bekannt, dass eine gleichmässige Eindringtiefe der Elektrode dadurch erzielt werden kann, dass die Menge Elektrodenmaterial und der Halbleiterkörper gesondert erhitzt und darauf schnell miteinander in Berührung gebracht werden, z. B. indem man das Material auf den Körper fallen lässt. so dass der ganze Bereich der Elektrode gleichzeitig überzogen wird. Die Erhitzung erfolgt selbstverständlich in einer inerten oder einer reduzierenden Umgebung.
Obgleich dieses Verfahren gute Resultate liefert für verhältnismässig kleine Bereiche, genügt es nicht für grössere Zonen. Um grössere Elektrodenzonen zu überziehen, ist es nämlich notwendig, eine so grosse MengeElektrodenmaterial auf den Körper fallen zu lassen, dass auch eine grosse Menge Halbleitermaterial gelöst wird, wodurch eine grosse Eindringtiefe erhalten wird. Eine solche grosse Eindringtiefe führt wieder Tiefenunterschiede herbei, deren Absolutwerte gross sind.
Es ist jedoch insbesondere schwierig, auf diese Weise Elektrodenzonen zu erhalten, deren Länge ge- genüber der Breite gross ist, d. h. linien- und ringförmige Zonen. Besonders in diesen Fällen ergibt es sich, dass grosse Unterschiede in der Eindringtiefe entstehen.
Die Erfindung, welche sich somit auf ein Verfahren zum Aufschmelzen einer Elektrode auf einen Halbleiterkörper bezieht, wobei eine Menge Elektrodenmaterial und der Körper gesondert erhitzt und darauf plötzlich miteinander in Berührung gebracht werden, bezweckt, unter anderem diese Nachteile zu beheben.
Gemäss der Erfindung erfolgt das Aufschmelzen in einer Lehre, in der sich der Halbleiterkörper anfangs oberhalb des Elektrodenmaterials befindet und wobei dieses Material auf einem in der Lehre verschiebbar angeordnetenGewicht aufruht, worauf die Lehre umgekehrt wird, so dass das Elektrodenmaterial auf den Körper und das Gewicht auf das Elektrodenmaterial fällt.
Vorzugsweise wird die Verschiebung des Gewichtes durch Wandteile der Lehre in einer zur Ebene des
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Ring 17 aus Chromnickel und ein Ring 18 aus Graphit verschiebbar angeordnet. Diese Teile bilden ge- meinsam das Gewicht.
Das Elektrodenmaterial 19 wird z. B. in Form eines ringförmig gekrümmten Indiumdrahts auf den
Graphitring gelegt. Dieses Material wird auf die im ersten Beispiel geschilderte Weise geschmolzen, worauf I die Lehre in die in Fig. 4 dargestellte Lage gewendet wird. Das Elektrodenmaterial bildet dabei eine dünne ringförmige Schicht 19.
Nachdem das Ganze abgekühlt ist, kann auf der andem Seite des Halbleiterkörpers 15 eine ähnliche ringförmige Elektrode angebracht werden, mittels einer entsprechenden Formlehre, in der jedoch ein
Pfropfen 26 mit einer Nut 27 verwendet wird, in welche die Elektrode 19 genau eingeht. In Fig. 5 ist ) zwischen dieserNut 27 und der Elektrode 19 deutlichkeitshalber ein gewisser Raum gelassen.
Wenn darauf, auf die Weise entsprechend der Anbringung der Elektrode 19, auf der oberen Seite des Körpers 15 eine zweite ringförmige Elektrode 29 aufgeschmolzen wird, so verhütet die Nut 27, dass die Elektrode 19 über ihre ursprünglichen Grenzen hinausfliesst.
Fig. 6 zeigt die erhaltene Halbleitervorrichtung in einem Querschnitt und Fig. 7 zeig"eine Drauf- i sieht. Bezugsziffer 30 bezeichnet eine dritte Elektrode, die z. B. aus einem auf der Scheibe 15 festgelö- teten ringförmigen Draht besteht.
Wenn zwei oder mehr Elektroden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander auf einen Halbleiterkör- per aufgeschmolzen werden, so soll auch berücksichtigt werden, in welchem Masse die bereits aufge- schmolzene (n) Elektrode (n) durch das Aufschmelzen weiterer Elektroden beeinflusst wird (werden). Es sei hier bemerkt, dass, wenn sich einmal eine Elektrode, wie z. B. die Elektrode 19, mit einer gleichmässi- gen Eindringtiefe über die ganze Zone gebildet hat, diese Gleichmässigkeit durch eine zweite Erhitzung oberhalb des Schmelzpunktes nicht bemerkenswert gestört wird. Es Ist selbstverständlich wohl erwünscht zu verhüten, dass nach der Umkehrung der Platte 15 in der Lehre von dem Pfropfen 26 ein Druck auf die bereits aufgeschmolzene Elektrode ausgeübt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung lässt sich auch gut anwenden zum Anbringen linienförmiger Elek- troden, von denen Fig. 8 ein Beispiel veranschaulicht. Diese Figur zeigt die Oberseite eines Transistors, der aus einer Halbleiterscheibe 31 mit einem Emitter 32 und zwei parallel zu schaltenden Basisanschlüs- sen 33 und 34 besteht. Der auf der Rückseite angebrachte Kollektor ist nicht dargestellt.. Zum Aufschmel- zen dieser Elektroden lässt sich die in Fig. 9 dargestellte Lehre anwenden. Diese besteht aus einem rohr- förmigen Teil 41. der auf der unteren Seite durch einen Deckel 42 verschlossen ist. Auf der oberen Seite befindet sich die durch einen Pfropfen 43 verschlossene Lagerungsstelle der Halbleiterplatte 31.
In dem
Rohrstück 41 befindet sich weiter ein Kern 44, in dem drei Kanäle mit einem rechtwinkeligen Profil aus- gespart sind. Dieses Profil entspricht der Gestalt der Elektroden 32-34. In den Kanälen sind drei Ge- wichte 45 - 47 mit einem geringen Spielraum verschiebbar ; sie können aus Chromeisen bestehen und sind auf ihrer oberen Seite graphitiert (die Graphitschicht Ist nicht dargestellt). Auf jedem Gewicht be- findet sich eine Menge Elektrodenmaterial 48.
Auf die in bezug auf die Lehre nach den Fig. 1 und 2 beschriebene Weise wird auch diese Lehre nach dem Schmelzen des Elektrodenmaterials umgekehrt, wodurch die drei Elektroden sich bilden.
Beim Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Teil des
Gewichtes aus einem Metall, z. B. Blei. herzustellen, das während der Umkehrung der Lehre im ge- schmolzenen Zustand ist. Infolgedessen wird die Reibung beim Verschieben des Gewichtes verringert und ein gleichmässiges Festdrücken gefördert.
Fig. 10 zeigt dieselbe Lehre wie Fig. l, aber das Gewicht 5 ist hier durch einen Teil 8 z. B. aus
Graphit und einen Teil 9 aus Blei ersetzt, welches Blei während des eigentlichen Legierungsvorganges geschmolzen ist.
Die Zusammensetzung des Halbleiterkörpers und des aufzuschmelzenden Elektrodenmaterials sind für die Erfindung nicht wesentlich. Das Verfahren lässt sich zum Anbringen von Elektroden auf Germanium,
Silizium und andern halbleitenden Elementen sowie auf Halbleiterverbindungen durchführen.
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