Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung Zur Herstellung von Richtleitern, Transistoren und dergleichen aus einem Halbleiter wird bekannt lich der Halbleiter kontaktiert, das heisst mit metalle nen Anschlüssen versehen, und zwar teils sperrfrei, teils so, dass sich vor dem Kontakt eine Schicht von entgegengesetztem Leitungstyp und damit ein p-n- Übergang bildet, welcher den Stromdurchgang in einer der beiden Richtungen sperrt.
Wird beispiels weise p-leitendes Germanium mit einem Antimon kontakt versehen, so entsteht in dem Germanium in der Nachbarschaft des Kontaktes eine n-leitende Germaniumschicht. Zwischen dieser und dem p- leitend verbliebenen Teil des Germaniums befindet sich dann ein p-n-übergang. Wird dagegen p-leiten- des Germanium z. B. mit Aluminium kontaktiert, so entsteht ein sperrfreier Kontakt, der für einen elek trischen Strom in beiden Richtungen praktisch gleichmässig durchlässig ist.
Die Kontaktierung von Silizium enthaltenden Halbleitern wie Silizium und Siliziumkarbid bereitet im Gegensatz zu derjenigen des Germaniums Schwie rigkeiten, weil beispielsweise Silizium mit nur wenigen Stoffen überhaupt legiert, und weil ferner die Wärmeausdehnung der Mehrzahl der mit diesen Stoffen gebildeten Legierungen von derjenigen des Siliziums stark verschieden ist. Deswegen würde z. B. auflegiertes Antimon bei grösserer Schichtdicke zu unerwünschten mechanischen Spannungen im Mate rial führen, was bei der grossen Sprödigkeit des Siliziums zur Rissbildung bzw. zum Abspringen der Kontaktschicht führt, wenn der kontaktierte Halb leiter erkaltet. Ähnlich verhalten sich u. a.
Silizium karbid und aus Silizium und Germanium zu grössen ordnungsmässig gleichen Anteilen zusammengesetzte Halbleitersubstanzen. Auch in dünner Schicht liesse sich Antimon schwierig aufbringen, weil es leicht ab dampft. Die vorliegende Erfindung beruht auf den Er wägungen, dass einerseits die vorerwähnten Schwie rigkeiten bei der Dotierung und Kontaktierung von Germanium in weit geringerem Masse auftreten, und dass anderseits Germanium und Silizium gleiche Gitterstruktur und nur wenig voneinander abwei chende Gitterkonstanten haben und daher zur Misch kriställbüdung neigen.
Demgemäss besteht die Erfin dung darin, dass sich zwischen dem Halbleitergrund körper und dem Kontaktmetall eine mit einem Zu satzstoff von der Art des Kontaktmetalles dotierte Legierungsschicht, bestehend aus Germanium und der Halbleitersubstanz des Grundkörpers, befindet.
Die Germaniumkontaktierung verleiht dann auch der ihr benachbarten Schicht des Grundkörpers, wenn dieser den entgegengesetzten Leitungstyp hat, durch Eindiffundieren von Störatomen den gleichen Lei tungstyp, wie ihn das dotierte Germanium hat, und erzeugt somit im Grundkörper einen p-h-Übergang. Die erwähnten, der Kontaktierung von Silizium usw. entgegenstehenden Schwierigkeiten können auf diese Weise umgangen werden; es ist damit z.
B. möglich, einen p-leitenden Siliziumkörper mit einer n-leiten- des Germanium enthaltenden Legierungsschicht oder einen n-leitenden Siliziumkörper mit einer p-leiten- des Germanium enthaltenden Legierungsschicht an einer oder mehreren Stellen zu versehen, wobei auch das Anlöten von Anschlussstücken oder -drähten an den legierten Stellen verhältnismässig leicht vorge nommen werden kann.
Zur praktischen Verwirklichung der Erfindung wird vorgeschlagen, auf den Halbleitergrundkörper eine n-leitende bzw. eine p-leitende Germanium schicht aufzuschmelzen, so dass sie mit der Grund substanz eine aus entsprechend dotierten Mischkri stallen bestehende Legierung bildet. In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs beispiele der Erfindung in stark vergrössertem Mass- stabe im Schnitt dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Gleich richter mit einem p-n-Übergang, der z.
B. in folgen der Weise entstanden sein kann: Als Grundkörper wurde eine Siliziumscheibe <B>11</B> vom p-Leitungstyp verwendet. p-leitendes Silizium fällt gewöhnlich aus dem Zonenschmelzverfahren an, das, für einen Siliziumstab vorteilhaft tiegelfrei und in senkrechter Stellung des Stabes durchgeführt und gegebenenfalls mehrfach wiederholt, einen Siliziumeinkristall. von sehr hohem Reinheitsgrad liefern kann,
der jedoch in vielen Fällen durch sonst kaum nachweisbare Spuren, z. B. von Bor p-leitend ist. Von dem Stab können einzelne Siliziumscheiben zur weiteren Ver wendung, das heisst zur Herstellung von Richtlei- tern, Transistoren und dergleichen abgesägt werden.
Auf eine derartige p-leitende Siliziumscheibe 11 wurde beispielsweise mittels Antimon oder Arsen scharf n-dotiertes Germanium in Scheibenform draufgelegt oder pulverförmig - trocken oder in Gestalt einer Paste - als Schicht aufgestrichen. Durch nachfolgende Erhitzung ist das Germanium geschmolzen und hat mit einem Teil des Siliziums unter Bildung von Mischkristallen eine Legierungs schicht 12 gebildet. Vor dieser Schicht 12 ist ferner eine Zwischenschicht 13 von n-leitendem Silizium durch Diffusion von Störatomen aus der Schicht 12 entstanden.
Die durch eine ausgezogene Linie be zeichnete Grenze der n-leitenden Schicht 13 gegen den p-leitenden Grundkörper stellt den gewünschten p-i2-Übergang im Silizium dar. Auf die Legierungs schicht 12 ist ein Kontakt 14 aus einem der be kannten für n-leitendes Germanium geeigneten sperr freien Kontaktmetalle, z. B. einer Blei-Antimon- legierung aufgelötet, wobei eine Anschlussleitung 15 aus vorteilhaft bandförmigem Kupfer oder Silber mit festgelötet ist.
Auf der andern Seite der Siliziumscheibe 11 ist ein sperrfreier Kontakt 16, z. B. aus Aluminium, auf geschmolzen. Auch von dem Aluminium sind Atome in den Siliziumkörper 11 eindiffundiert und haben eine im Sinne der p-Leitung höher dotierte Zwi schenschicht gebildet, deren Grenze durch eine ge strichelte Linie markiert ist.
Die Schicht 16 besteht nach dem Erkalten aus einer Legierung von Alu minium und Silizium im eutektischen Verhältnis-, wobei also das Aluminium stark überwiegt. Daran kann eine Anschlussleitung aus Kupfer oder Silber mit Hilfe von Reibelot, das ist Lötzinn, gemischt mit feinen Stahlspänen, festgelötet werden. Die An schlussleitung wird vorteilhaft zwecks Verbesserung der Kühlung als Platte 17 mit vergrösserter Fläche ausgebildet.
Fig. 2 zeigt einen in dieser Weise kontaktierten Flächentransistor. Der Grundkörper 21 aus beispiels weise p-leitendem Silizium ist hierbei auf einer Flachseite mit einem Muster von Rillen oder ähn- lichen Aussparungen versehen. Von den Richtelek- troden (Emitter, Kollektor) ist die eine auf der unbe- musterten Flachseite angebracht, die andere befindet sich verteilt in den Versenkungen des Musters auf der andern Flachseite der Siliziumscheibe 21. Beide sind durch Kontaktauflagen 22 bzw. 23, die aus n-leitendem Germanium bestehen, geschaffen.
Die Germaniumauflage 22 ist mit einem Kontakt 24 versehen, der wie der Kontakt 14 in Fig. 1 aus einem Antimonlot bestehen kann, mit welchem auch die Anschlussleitung 40 verlötet ist. Die verteilte Gemaniumschicht 23 ist mit Kontakten 25, z. B. aus Antimonlot, versehen, die untereinander durch eine gemeinsame, mit festgelötete Zuleitung 20 ver bunden sind.
Auf den erhabenen Teilen der be musterten Seite der Siliziumscheibe 21 verteilt ange ordnet ist die Basiselektrode 26, bestehend aus auf geschmolzenen Aluminium-Kontakten, die mitein ander durch eine mit Reibelot aufgelötete Anschluss platte 27 verbunden sind. Der beschriebene Transi stor ist ein ra-p-ra-Transistor.
Demgegenüber ist in Fig. 3 die Grundform eines p-n-p-Transistors dargestellt. Auf einer Silizium- scheibe 31. vom n-Leitungstyp befinden sich an den Flachseiten die p-leitendes Germanium enthaltenden Legierungsschichten 18 und 19, vor denen sich die ebenfalls p-leitenden Siliziumschichten als Richt- elektroden ausgebildet haben.
Das zur Kontaktie- rung verwendete p-leitende Germanium kann bei spielsweise mit Zusätzen von Indium oder Gallium dotiert sein. Für die Anschlusskontakte 28 und 29 kann vorteilhaft ein Indiumlot verwendet werden, mit welchem auch die beiderseitigen Anschlussleitun- gen 30 aus Kupfer oder Silber befestigt werden kön nen. Zur Herstellung der Basiselektrode 32 ist n leitendes Germanium auf den Rand der Scheibe 13 aufgebracht und mit einem Anschlusskontakt 33 aus Antimonlot versehen, an dem sich die Zuleitung 34 befindet.
Der p-n-p-Transistor kann natürlich auch in der gleichen oder einer ähnlichen Form ausgeführt werden wie der in Fig. 2 dargestellte iT-p-n-Transi- stor.
Fig. 4 zeigt einen Gleichrichter mit p-i-n-Schicht- folge. Bei ihm besteht der Grundkörper 35 aus hoch- ohmigem Silizium, das praktisch eigenleitend ist. Auf der einen Flachseite der Scheibe befindet sich eine Auflage 36, die mit p-leitendem Germanium gebildet ist und einen Aluminium-Kontakt 37 trägt, an dem die Anschlussplatte 17 befestigt ist.
Ihm liegt auf der andern Seite der Scheibe eine mit n- leitendem Germanium gebildete Auflage 38 gegen über, auf der sich ein Kontakt 39 aus einem Anti- monlot befindet, mit welchem die Anschlussleitung 15 befestigt ist.