DE1002472B - Verfahren zum Anloeten von Elektroden an einen Halbleiter - Google Patents

Verfahren zum Anloeten von Elektroden an einen Halbleiter

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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf halbleitende Kristallelemente, z. B. aus Germanium und insbesondere auf ein Verfahren zum Anlöten von Elektroden an Halbleiter.
Elektrische Vorrichtungen mit Halbleiterkristallen, wie z. B. Kristalldioden, -trioden usw. enthalten im allgemeinen mindestens eine Elektrode, die an den Kristall angelötet ist. Es sind nun schon Verfahren zum Anlöten von Elektroden an Halbleiterkristalle zur Herstellung eines geeigneten Ohmschen Kontaktes bekannt, bei denen ein Flußmittel verwendet wird, um den Metalloxydfilm vom Kristall zu entfernen. Gewisse Kristalle sind jedoch, wie dies bei Germanium der Fall ist, sehr empfindlich gegen Verunreinigungen und Störstoffe, und deshalb muß nach dem Lötvorgang der Kristall gut abgewaschen und getrocknet werden, um die durch das Flußmittel etwa darauf gelangten Verunreinigungen zu entfernen. Dadurch werden aber die Anzahl der für die Herstellung notwendigen Verfahrensschritte und die Kosten erhöht. Ein anderes Verfahren zum Anlöten einer Elektrode an den Kristall bedient sich einer aufplattierten Zwischenschicht zwischen Kristall und Elektrode. Nach diesem Verfahren wird eine Metallschicht, vorzugsweise aus demselben Metall wie die Elektrode, auf die Kristalloberfläche aufgebracht und dann die Elektrode in der üblichen Weise an diese Schicht angelötet. Jedoch kommt es bei dieser Methode leicht vor, daß durch die Metallschicht die elektrischen Eigenschaften des Kristalls verändert werden. Auch wird, wie bei dem ersten Verfahren, ein zusätzlicher Verfahrensschritt benötigt, um einen geeigneten Kontakt herzustellen.
Ein anderer Nachteil, der diesen beiden Methoden gemeinsam anhaftet, ist der, daß die Leitfähigkeit in Durchlaßrichtung nicht so hoch ist, wie dies oftmals wünschenswert ist. Der durchschnittliche Durchlaßstrom der meisten Germaniumdioden, die nach den bekannten Verfahren hergestellt wurden, liegt beispielsweise bei 5 bis 10 Milliampere bei 1 Volt.
Zweck der Erfindung ist ein einfaches Verfahren zum Anlöten einer Elektrode an einen Halbleiter, bei dem die bekannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere wird bei diesem Verfahren die Verwendung eines Flußmittels oder einer Metallzwischenschicht vermieden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kristall vorrichtungen haben mehrfach größere Leitfähigkeit in Durchlaßrichtung als die besten bisher bekannten Vorrichtungen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt wurden.
Die Erfindung besteht darin, daß die Elektrode an den Halbleiter in einer inerten Atmosphäre angelötet wird, allein durch das Lötmaterial ohne Ver-Verfahren zum Anlöten von Elektroden
an einen Halbleiter
Anmelder:
International Standard Electric
Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Juni 1953
Bernard Jacobs, Clifton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
wendung eines Flußmittels oder einer Metallzwischenschicht.
Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens soll die Erfindung im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben werden.
Wie bereits eingangs herausgestellt wurde, bestehen die bekannten Verfahren zur Herstellung von Ohmschen Kontakten zwischen Halbleiter und Elektroden im Anlöten unter Zuhilfenahme eines Flußmittels, um den Metalloxydfilm zu entfernen. Erfindungsgemäß können Ohmsche Kontakte mit einem Halbleiter direkt durch Anlöten in einer inerten Atmosphäre ohne Verwendung einer Plattierung oder eines Flußmittels hergestellt werden. Sehr gute Kontakte werden erhalten, wenn das Löten in einer inerten Atmosphäre ausgeführt wird, da sich kein Oxydfilm bilden kann, der als Sperrschicht zwischen den gelöteten Teilen wirkt, und es findet eine gute Verbindung zwischen Halbleiter und Lötmetall statt.
Das Lötmetall kann beispielsweise auf den Halbleiter in der Weise aufgebracht werden, daß ein großer Überschuß von Lötmetall in einer inerten Atmosphäre geschmolzen wird und der Halbleiter auf der Oberfläche des geschmolzenen Lötmetalls schwimmt. Auf diese Weise bleibt genügend Lötmetall an dem Halbleiter hängen, nachdem der Halbleiter aus dem Metallbad herausgenommen wunde, so> daß die Basiselektrode daran befestigt werden kann, ohne daß sie vorher verzinnt zu werden braucht.
Man kann auch so vorgehen, daß eine Elektrode an einen Halbleiter in der Weise angelötet wird, daß ein
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Tropfen oder ein Plättchen Lötmetall an einem Ende der Elektrode angebracht wird, dann der Halbleiter mit dem Lötmetall in Kontakt gebracht und das Lötmetall in einer inerten Atmosphäre zum Schmelzen gebracht wird, um eine Verbindung zwischen dem Lötmetall und dem Halbleiter herzustellen.
Das Lötmetall kann verschiedene Zusammensetzung haben, beispielsweise kann es Donator- und/ oder Akzeptorverunreinigungen enthalten, wie z. B. Indium als Akzeptorverunreinigung und Antimon als Donatorverunreinigung, und zwar in solchen Mengen, daß ein PN-Übergang erzeugt wird. Beispielsweise dient ein geringer Zusatz von Antimon zum Lötmetall dazu, eine starke Konzentration von N-Germanium (wenn N-Germaniutm als Halbleiter verwendet wird) im Bereich des Kontaktes, der aus gut leitendem Metall besteht, herzustellen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden große Verbesserungen der Leitfähigkeit in Durchlaßrichtung erzielt, wenn Germanium für Kristallgleichrichter verwendet wird. Bei Spitzengleichrichtern, die aus 5 Ohm-cm Germanium hergestellt werden, beträgt die Leitfähigkeit in Durchlaßrichtung 40 Milliampere bei 1 Volt im Vergleich zu 5 bis 10 Milliampere bei 1 Volt, die bei den früheren Vorrichtungen erreicht werden. Die gleiche Technik wird auch erfolgreich verwendet, um Flächengleichrichter und Flächentransistoren herzustellen.
Beispielsweise wird ein Lötmetall verwendet, das aus 35°/o Zinn, 63°/o Blei und 2% Antimon besteht und bei 400° C in einer Atmosphäre von Stickstoff geschmolzen wird, um einen Germaniumkristall an eine Elektrode anzulöten, die mit einem Standardlötmetall aus 65% Zinn und 35% Blei überzogen ist. Bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren kann praktisch jede Löttnetallziueammensetzung und jede beliebige Elektrodenform und -art verwendet werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Anlöten von Elektroden an einen Halbleiter, insbesondere an einen Germaniumkristall, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an den Halbleiter in einer inerten Atmosphäre allein durch das Lötmaterial ohne Verwendung eines Flußmittels oder einer Metallzwischenschicht angelötet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmetall in einer inerten Atmosphäre geschmolzen und ein Teil des Halbleiters mit dem geschmolzenen Lot in Kontakt gebracht wird, damit sich der Halbleiter mit dem Lot verbindet und daß die Elektrode dann mit dem auf dem Halbleiter befindlichen Lot in Kontakt gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tropfen Lot an einem Ende der Elektrode befestigt und dieser Lottropfen mit einem Teil der Oberfläche des Halbleiters in Kontakt gebracht und schließlich das Lot in einer inerten Atmosphäre zum Schmelzen gebracht wird.
© 609 770/326 2.
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