DE1049980B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit mindestens einer Nadelelektrode - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit mindestens einer Nadelelektrode

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DE1049980B
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germanium
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Inventor
Paris Pierre R. R. Aigrain
Original Assignee
International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St A.)
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    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

Description

Anmelder: International
Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt, Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str.
Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 7. August 1952
Pierre R. R. Aigrain, Paris, ist als Erfinder genannt worden
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von
Halbleiteranordnungen, insbesondere auf die Her- von Halbleiteranordnungen
Stellung von Halbleiterkristallgleichrichtern hohen mit mindestens einer Nadelelektrode
Sperrwiderstandes.
Kristallgleichrichter, Kristallverstärker und ahnliehe Halbleitergeräte bestehen bekanntlich aus einem Kristall von halbleitendem Material, wie z. B. Germanium oder Silizium, der von einer oder mehreren Elektroden punktförmig berührt wird. Die Elektroden sind daher meist als Nadeln mit feiner Spitze ausgebildet. Der Halbleiterkristall kann bekanntlich je nach seiner Konstitution und der Art der in ihm enthaltenen Verunreinigungen verschiedenen Leitungscharakter aufweisen. Man unterscheidet die sogenannte η-Leitung, die auch Überschußleitung genannt wird, und die sogenannte p-Leitung, die auch mit Defektleitung bezeichnet wird. Der Mechanismus dieser beiden Arten des Leitungscharakters ist hinreichend bekannt. Es ist auch bekannt, daß ein und derselbe Halbleiterstoff je nach der Art der in ihm enthaltenen Fremdstoffe oder Verunreinigungen beide Arten des Leitungscharakters annehmen kann.
Bekannte Untersuchungen an Halbleiterkristallgleichrichtern mit Spitzenkontakt haben ergeben, daß in der Nähe des Spitzenkontaktes der Leitungs-
Charakter des Halbleiterkörpers ein anderer ist als in η
den übrigen Teilen des Kristalls. Beispielsweise wurde
gefunden, daß bei einem halbleitenden Germanium- fahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, kristall mit η-Leitung in der Nähe der aufgesetzten z. B. von Halbleiterkristallgleichrichtern, bei denen Nadelelektrode ein Gebiet mit p-Leitung vorhanden 30 ein Halbleiterkristall aus Germanium, Silizium ist. Dieses Gebiet entgegengesetzten Leitungscharak- od. dgl. von mindestens einer Nadelelektrode berührt ters in der Nähe der Spitze der Nadelelektrode wird wird, die mit Stoffen überzogen ist oder solche Stoffe bei der sogenannten elektrischen Formierung des enthält, die eine Änderung des Leitungscharakters Spitzenkontaktes erzeugt. Wahrscheinlich diffundie- unter Anwendung einer Temperatur- und Stromren dabei bei örtlich auftretenden Temperaturen von 35 behandlung erwirken.
über 5500C an der Oberfläche vorhandene Löcher Eine Verbesserung des bekannten Verfahrens wird
(Defektelektronen) in das Innere des Halbleiter- erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Halbleiterkörpers. Die Ausbreitung des Gebietes mit p-Leitung, körper mit der aufgebrachten Nadelelektrode vor die sich als Folge der Diffusion ergibt, vermindert Beginn der Strombehandlung auf eine solche Tempeden Widerstand des formierten Gleichrichters in 40 ratur gebracht wird, daß noch kein Wechsel des Sperrichtung, ohne daß dabei der Widerstand in Leitungscharakters erfolgt, aber die gleichrichtenden Durchlaßrichtung, der durch den Punktkontakt be- Halbleitereigenschaften während dieser Erwärmung grenzt ist, vermindert wird. Andererseits muß das verschwinden, daß die Strombehandlung erst nach verwendete Germanium sehr rein sein, damit sich die Erreichen dieser Temperatur vorgenommen wird und Umwandlung vom p-Typ zum η-Typ durch die 45 daß anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt Wärmebehandlung vollzieht. wird.
Die Erkenntnis dieser Vorgänge hat dazu geführt, Im Sinne der Erfindung liegt es ferner, in einem
daß man die Nadelelektrode mit Stoffen überzogen gasdicht geschlossenen Gehäuse die Behandlung in oder solche Stoffe dem Nadelmaterial zugesetzt hat, einer Atmosphäre durchzuführen, die weder durch die eine Änderung des Leitung Charakters im Halb- 50 Sauerstoff noch durch andere Stoffe den Halbleiterleiterkörper bewirken, wenn der Kristall mit auf- körper unerwünscht beeinflußt. Vorzugsweise wird gesetzter Nadelelektrode einer Temperatur- und ferner in dem Gehäuse eine kleine Menge Phosphor Strombehandlung unterworfen wird. λ oder ein anderer Stoff angebracht, der geeignet ist,
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Ver^yl/atwa.noch vorhandenen Sauerstoff zu binden. Schließ-
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lieh liegt es im Sinne der Erfindung, den Oberflächenzustand des Halbleiterkörpers mit Stoffen zu verbessern, die die Dichte der schon vorhanden gewesenen Verunreinigung erhöhen. Für n-Germanium wird beispielsweise empfohlen, die Behandlung in einer Atmosphäre stattfinden zu lassen, die SbCl5 enthält.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die bisherigen Mangel, insbesondere die Verminderung des Sperrwiderstandes, vermieden werden, so daß Halbleiterkristallgleichrichter oder ähnliche Anordnungen mit guter Gleichrichterwirkung und hohem Sperrwiderstand erhalten werden. Gleichzeitig sollen die obenerwähnten Diffusionsvorgänge möglichst reduziert und die Verwendung von weniger reinem Germanium ermöglicht werden. Im übrigen wird die Behandlung so lange durchgeführt, bis nach der Abkühlung die gewünschte Kennlinie erreicht ist. Eine weitere Verlängerung der Behandlung würde zu einer Verminderung des Widerstandes in beiden Riehtungen führen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Ein Halbleiterkristallgleichrichter aus n-Germanium wird beispielsweise folgendermaßen aufgebaut:
Ein vorher poliertes und an der Oberfläche chemisch behandeltes Germaniumstück wird beispielsweise durch Anlöten mit einer Elektrode versehen.
Die andere Zuleitung des Halbleiterkörpers ist eine Nadelelektrode aus Wolfram, rhodiniertem Platin, Phosphorbronze oder einem ähnlichen geeigneten Material. Diese Nadelelektrode berührt mit ihrem zugespitzten Ende die Germaniumoberfläche.
Die Nadelelektrode ist beispielsweise auf elektrolytischem Wege mit einer Schicht aus Indium, Gold oder einem anderen Stoff überzogen, der die Fähigkeit hat, in das Germanium einzudringen und diesem p-Leitung zu verleihen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die ganze Anordnung in ein geeignetes Gehäuse, beispielsweise ein Glasgefäß, gasdicht eingeschlossen, so daß nur die Elektroden aus dem Gehäuse herausragen. Etwa vorhandener Sauerstoff wird durch eine kleine Menge Phosphor, das sich im Innern des Gehäuses befindet, gebunden. Der so aufgebaute Gleichrichter wird auf eine Temperatur gebracht, bei der das Germanium seine gleichrichtenden Eigenschaften verliert, während noch kein Wechsel des Leitungscharakters erfolgt.
Während dieser Erhitzung darf noch keine Spannung an die Anordnung angelegt werden. Sobald die geeignete Temperatur erreicht ist, wird an die Elektroden eine dauernde Spannung angelegt, so daß der elektrische Strom einen Temperaturanstieg des Germaniums bis in die Nähe von 5000C verursacht. Eine Temperatur von 550° C darf jedoch nicht überstiegen werden.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, z. B. von Halbleiterkristallgleichrichtern, bei denen ein Halbleiterkristall aus Germanium, Silizium od. dgl. von mindestens einer Nadelelektrode berührt wird, die mit Stoffen überzogen ist oder solche Stoffe enthält, die eine Änderung des Leitungscharakters unter Anwendung einer Temperatur- und Strombehandlung erwirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit der aufgebrachten Nadelelektrode vor Beginn der Strombehandlung auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß noch kein Wechsel des Leitungscharakters erfolgt, aber die gleichrichtenden Halbleitereigenschaften während dieser Erwärmung verschwinden, daß die Strombehandlung erst nach Erreichen dieser Temperatur vorgenommen wird und daß anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in einem gasdichten, geschlossenen Gehäuse in einer solchen Atmosphäre durchgeführt wird, daß weder durch Sauerstoff noch durch andere Stoffe der Halbleiterkörper unerwünscht beeinflußt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse Stoffe anwesend sind, die den im Halbleiterkörper ursprünglich vorhandenen Leitungscharakter verstärken.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in einer Atmosphäre vorgenommen wird, die SbCl5 enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter n-Germanium verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Germaniums unter 550° C gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzug für die Nadelelektrode Indium verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzug für die Nadelelektrode Gold verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 499 900;
Das Elektron, Bd. 5, 1951/52, Heft 13/14, S. 438.
© 809 748/362 1.
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