DE1033334B

DE1033334B - Verfahren zur Herstellung von Gleichrichtern, Transistoren u. dgl. mit Metallkontakten nach dem Legierungs- bzw. Diffusions-Verfahren

Info

Publication number: DE1033334B
Application number: DES41507A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hubert Patalong; Dr Rer Nat Norbert Schink
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-11-10
Filing date: 1954-11-10
Publication date: 1958-07-03

Description

Verfahren zur Herstellung von Gleichrichtern, Transistoren u. dgl. mit Metallkontakten nach dem Legierungs-bzw. Diffusions-Verfahren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gleichrichtern, Transistoren od. dgl. aus einkristallinen Halbleiterkörpern mit Metallkontakten nach dem Legierungs- bzw. Diffusionsverfahren. Im besonderen handelt es sich um die Kontaktierung, d. h. die Herstellung des stromleitenden Überganges von dem metallischen Anschlußstück auf den Halbleiterkörper. Wird beispielsweise Si, welches als p-leitendes Ausgangsmaterial gewonnen wurde, zur Herstellung eines Gleichrichters, Transistors od. dgl. benutzt, so wird der Siliziumkörper z. B. an einer oder mehreren Stellen mit Aluminium und an mehreren oder einer anderen Stelle unter Verwendung von Sb kontaktiert, wobei das Letztere zugleich durch Legierung bzw. Diffusion einen n-leitenden Bereich und damit einen p-n-Übergang erzeugt, der zur Erzielung einer Gleichrichter-oder Verstärkerwirkung notwendig ist. Zu diesem "Zwecke wird bekanntlich eine geeignete Wärmebehandlung, das sogenannte Tempern, angewendet, wobei der zu kontaktierende bzw. kontaktierte Halbleiterkörper eine Zeitlang einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, die unter Umständen bis dicht unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleitermaterials, aus dem sich der Gleichrichter, Transistor od. dgl. zusammensetzt, gesteigert werden kann. Durch das erwähnte Tempern kann auf diese Weise bekanntlich auch eine Verbesserung der gewünschten Eigenschaften des Gleichrichters, Transistors od. dgl. erzielt werden.
Zur Kontaktierung von n-Si in der vorbeschriebenen Weise wird mit besonderem Vorteil reines Sb verwendet. Si wird aber von reinem Sb nicht benetzt, vermutlich, weil sich zwischen diesen beiden Stoffen stets Oxydhäute bilden. Die Verwendung einer Sb-Legierung an Stelle von reinem Sb wie bei Germanium-Gleichrichtern ermöglicht bei Si keine brauchbare Kontaktierung wegen der großen Sprödigkeit der Sb-Legierungen, die zur Folge hat, daß solche Kontaktstellen bei Si nachträglich springen. Wie bei Si, so kann auch bei anderen Halbleiterstoffen die gleiche Schwierigkeit auftreten, daß sie von einem für die Kontaktierung vorgesehenen Metall bzw. einer Metallegierung nicht oder schlecht benetzt werden. Die Verwendung eines der z. B. für die Vereinigung zweier Metalle durch Löten od. dgl. als geeignet bekannten Flußmittels ist bei der Herstellung von Richtleitern, Transistoren od. dgl. aus Halbleitermaterial erfahrungsgemäß nicht zweckdienlich bzw. mit der Gefahr der Verunreinigung verbunden.
Die vorerwähnten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß beim Legieren oder Tempern zwecks besserer Kontaktierung ein Flußmittel angewendet wird, das sich selbst beim Tempern verflüchtigt, und dessen Reaktionsprodukte sich ebenfalls beim Tempern verflüchtigen. Ein solches Flußmittel ist beispielsweise Ammoniumfluorid, welches sich zum Tempern eines Siliziumkörpers mit mindestens einem Antimonkontakt eignet. Eine weitere Kontaktierung der Kontaktstelle kann in an sich bekannter Weise unter Verwendung eines weiteren vorzugsweise gutleitenden Metalls erfolgen.
Die einzelnen Vorgänge des Kontaktierungsverfahrens spielen sich beispielsweise folgendermaßen ab. In einer Schutzgasatmosphäre, am besten N2, wird auf einem einkristallinen Si-Grundkörper ein Stück Sb zum Schmelzen gebracht. Die S'02-Schicht, welche die Benetzung des Si-Körpers durch flüssiges Sb verhindern würde, wird zerstört durch LIberführung in eine flüchtige Verbindung, z. 13. Si F4 (Siliziumtetrafluorid). Auf diese Weise besteht keine Gefahr, daß Verunreinigungen von der sich nun bildenden Si-Sb-Legierung aufgenommen werden. Festes NH4F (Ammoniumfluorid) ist z. B. ein für diesen Zweck geeignetes, bequem zu bandhabendes Reagenz. Die Reaktion in der Wärme ist folgende: Alle Reaktionsprodukte bleiben in der Gasphase. Beim Atzen zur Oberflächenreinigung nach der Temperung wird das reine, nicht eingedrungene bzw. nicht legierte Sb abgetragen. Dafür kann ein Kontakt aus anderem Metall, z. B. aus Gold, auf die Si-Sb-Legierung aufgebracht, beispielsweise aufgeschmolzen, aufgedampft werden.

Claims

PATE:VTA\SPRÜ-CHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Gleichrichtern, Transistoren u. dgl. aus Halbleiterkörpern mit Metallkontakten nach dem Legierungs- bzw. Diffusionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß beim Legieren bzw. Tempern zwecks besserer Kontaktierung ein Flußmittel angewendet wird, das sich selbst beim Tempern verflüchtigt und dessen Reaktionsprodukte sich ebenfalls beim Tempern verflüchtigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 für einen Siliziumkörper mit mindestens einem Antimonkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußmittel beim Tempern Ammoniumfluorid verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle zusätzlich mit einem weiteren, vorzugsweise gutleitenden Metall kontaktiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 823 472; Zeitschrift für E1.Chem., 58 (1954), S. 283 bis 321, insbesondere S. 313, 314; Proc. IRE, 40 (1952), S. 1341, 1342.