DE1061906B

DE1061906B - Verfahren zur Herstellung von Flaechen-Halbleiterkristalloden mit mindestens zwei verschmolzenen Halbleiterteilen vom entgegengesetzten Leitfaehigkeitstyp

Info

Publication number: DE1061906B
Application number: DEH30240A
Authority: DE
Inventors: Richard A Gudmundsen; Joseph Maserjian Jun
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1956-06-01
Filing date: 1957-05-27
Publication date: 1959-07-23
Also published as: GB863119A; FR1147595A; US2834701A; DE1061907B; FR71675E; BE557842A; CH345080A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND KL.21g" 11/02

# INTERNAT. KL H Ol 1

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1 061 906

Γ H 30240 VIII c/21g

ANMELDETAGi 27.MAI1957

BEKANNTMACHUNG, _{fi R} O 1 / Π Z₁ DER ANMELDUNG O U D O I / U *J· UND AUSGABE DER AOSLEGESCHRIFT: 23.JULI1959

Das Hauptpatent bezieht sich a.uf ein Verfahren zur Herstellung von Flächen-Halbleiterkristalloden mit mindestens zwei verschmolzenen Halbleiterteilen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die durch eine p-n-Fläche voneinander getrennt sind, bei denen der eine Halbleiterteil aus einem dünnen Plättchen hergestellt wird und als Halbleiter Elemente des Periodischen Systems, wie Germanium oder Silizium, verwendet werden. Gemäß dem Hauptpatent werden auf der einen Seite des zunächst dicken Halbleiterplättchens, z. B. dicker als 0,4 mm, ein oder mehrere Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgebracht, ein stützender dicker Halbleiterkörper aus gleichem Halbleitermaterial auf der gleichen Seite des Halbleiterplättchens angeschmolzen und das Halbleiterplättchen auf der anderen Seite durch Bearbeitung auf eine geringere Dicke vermindert, beispielsweise auf eine solche von 0,075 mm bis 0,13 mm. Dabei besteht der Zweck des Stützkörpers darin, für das Halblei terplättchen eine Halterung zu schaffen, die bei der ao Fertigung und beim Einbau der Kristallode die Handhabung trotz der meist überaus kleinen Abmessungen des Plättchens und seiner geringen Festigkeit leicht und bequem gestaltet. Der Stützkörper erleichtert ferner die Massenfertigung in der Weise, daß ein as Plättchen von verhältnismäßig großer Fläche an einem entsprechend großen Stützkörper angebracht und das ganze nach Durchführung weiterer Fertigungsschritte in eine Vielzahl einzelner Kristalloden geschnitten werden kann.

Wenn die p-n-Fläche, die die Grenze zwischen den beiden Halbleiterteilen bildet, sich auf derselben Seite des Plättchens befindet wie der Stützkörper, so muß der Stützkörper so gestaltet werden, daß er die p-n-Fläche mit Abstand umgibt, damit sie durch ihn nicht kurzgeschlossen wird. Er erhält zu diesem Zweck eine Bohrung.

Die Erfindung sucht, durch weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatents eine Vereinfachung zu erreichen. Sie besteht darin, daß eine oder die mehreren Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp nicht auf der gleichen Seite des Halbleiterplättchens, auf der stützende Halbleiterkörper angeschmolzen wird, sondern, in Abänderung davon, auf der entgegengesetzten Seite des Halbleiterplättchens nach der Bearbeitung angeordnet werden. Damit entfällt die Gefahr eines Kurzschlusses der p-n-Fläche durch den Stützkörper und mit ihr die Notwendigkeit, im Stützkörper besondere Ausnehmungen vorzusehen. Zu der damit erzielten Vereinfachung im Aufbau der Kristallode kommt größere Freizügigkeit in der Schaffung der p-n-Fläche. Denn während bei Kristalloden, die unmittelbar dem Gegenstande des Hauptpatents entsprechen, für die Schaffung der p-n-Fläche hauptsäch-Verfahren zur Herstellung

von Flächen-Halbleiterkristalloden

mit mindestens zwei verschmolzenen

Halbleiterteilen vom entgegengesetzten

Leitfähigkeitstyp

Zusatz zum Patent 1 036 391

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,
Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:
V. Si. ν« Amerika vom 1. Juni 1956

Richard A. Gudmundsen und Joseph Maserjian jun.,

Inglewood, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

lieh die Methode der Legierung zweier Kristallkörper in Betracht kommt, kann bei einer Kristallode nach der vorliegenden Erfindung die p-n-Fläche auch auf andere Weise hergestellt werden. Insbesondere können der oder die mehreren Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgedampft werden.

Die Zeichnung veranschaulicht als Ausführungsbeispiel der Erfindung in

Fig. 1 bis 3 Querschnitte zur Veranschaulichung der einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Diode.

Hinsichtlich der Abmessungen ist die zeichnerische Darstellung lediglich qualitativ zu werten. Die einzelnen Schichten sind zum Teil wesentlich dicker wiedergegeben, als den wirklichen Verhältnissen entspricht.

Ähnlich wie bei der im Hauptpatent beschriebenen Ausführung bildet ein Halbleiterplättchen 1 den Ausgang, und als Material sei einfachheitshalber Silizium vom n-Leitungstyp angenommen. Auf die
Fläche 2 des Plättchens 1 wird eine Gold-Anti
Legierung als Schicht 3 aufgebracht. Eine einf;

909 5·

Siliziumplatte 4/die durch einen Donator n-Leitungsart erhalten hat, dient im vorliegenden Falle als Stützkörper für das Plättchen 1. Diese Platte wird an ihren beiden Seiten 5 und 6 mit Überzügen 7 und 8 aus Gold—Antimon versehen. Der Stützkörper 4 und das Plättchen 1 werden dann gemäß Fig. 2 aneinandergelegt und auf eine Temperatur gebracht, die oberhalb des Schmelzpunktes des Gold-Silizium-Eutektikums liegt, und zwar unter Ausübung eines kleinen Druckes auf die obere Fläche des Plättchens, der bewirkt, daß die untere Fläche 2 des Plättchens und die obere Fläche 5 des Stützkörpers 4 unter Bildung einer Silizium-Gold-Legierung miteinander verschweißt werden. Hierauf .wird das Ganze abgekühlt. Das Plättchen 1 wird anschließend durch Bearbeitung seiner Fläche 9 auf die gewünschte Dicke gebracht, diein der Regel zwischen 0,1 und 0,4 mm liegt. Es kann* sodann nach irgendeiner bekannten Methode geätzt werden. Endlich wird ein Donator oder jedenfalls ein Stoff vom p-Leitungstyp auf die Fläche 10 des reduzierten und geätzten ao Plättchens 1 in irgend geeigneter Weise aufgebracht, beispielsweise durch Aufdampfen. Durch Rekristallisation bildet sich dann ein Bereich 11 unmittelbar unterhalb der Fläche 10, der aus Silizium mit Einschluß einiger Donatoratome besteht und somit p-leitend ist. Die so geschaffene p-n-Fläche verleiht dem Gebilde die Eigenschaften eines Gleichrichters, also einer Diode. Oberhalb des Bereiches 11 bildet sich eine Schicht 12 aus.

Statt auf die ganze Fläche 10 des Plättchens 1 einen Aktivator aufzubringen, kann man zwecks Herstellung mehrerer Dioden aus dem gezeichneten Gebilde eine Reihe von Kügelchen oder Drähten anschmelzen oder -schweißen, die aus einem mit einem Donator aktivierten Material bestehen. Statt einzelne Kügelchen oder Drähte anzubringen, kann man eine Aufteilung in mehrere voneinander getrennte Dioden auch durch Auflegen einer gelochten Maske auf die Fläche 10 erhalten, auf die der Stoff in der beschriebenen Weise aufgedampft wird. Bei allen drei Verfahren kann das *o ganze Gebilde nach Fig. 3 in eine Vielzahl von Stücken geschnitten werden, die je eine Kristallode darstellen. Dies ist wegen der mechanischen Festigkeit, die der Stützkörper dem Gebilde verleiht, ohne Schwierigkeiten möglich. Doch läßt sich auch eine einzelne Kristallode auf die beschriebene Weise fertigen.

Die Handlichkeit, Festigkeit und einfache Halterung gestatten es, über das Aufbringen eines einzigen Halbleiterbereiches oberhalb der Fläche 10 hinauszugehen und durch Aufbringen weiterer Schichten die Diode nach Fig. 3 in einen Transistor zu verwandeln, in dem das Plättchen 1 den Kollektor bildet. Ist das Silizium des Plättchens, wie angenommen, vom n-Leitungstyp, so würde ein n-p-n-Transistor entstehen.

Ebenso wie im Hauptpatent bestehen das Plättchen 1 und der Stützkörper 4 nicht nur aus dem gleichen Material; sie haben vielmehr auch den gleichen Leitungstyp. Es empfiehlt sich dann, dem Stützkörper 4 einen Aktivator in so großer Menge zuzugeben, daß seine Leitfähigkeit ein Vielfaches der Leitfähigkeit des Plättchens 1 erreicht, so daß er, streng genommen, nicht mehr als Halbleiter angesehen werden kann.

Einer der wesentlichen Vorteile der Kristalloden nach der Erfindung besteht wie bei denen nach dem Hauptpajent darin, daß das Halbleiterplättchen außerordentlich dünn gemacht werden kann. Dies ist nicht nur bei Transistoren von Bedeutung, sondern auch bei Dioden, deren Strom-Spannungs-Charakteristika um so besser und deren Regenerationszeit um so kürzer werden, je dünner man das Plättchen macht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Flächen-Halbleiterkristalloden mit mindestens zwei _verschrnol·^ zenen HalbleiterteUen vom entgegengesetzten LeTt-" fä1iiigfreftstypT~3ie durch eine p-n-Fläche voneinander getrennt sind, bei denen der eine Halbleiterteil aus einem dünnen Plättchen hergestellt wird, als Halbleiter Elemente des Periodischen Systems, wie Germanium oder Silizium, verwendet werden, auf der einen Seite des zunächst dicken, z. B. dicker als 0,4 mm, Halbleiterplättchens ein oder mehrere Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgebracht werden, ein stützender dicker Halbleiterkörper aus gleichem Halbleitermaterial auf der gleichen Seite des Halbleiterplättchens angeschmolzen wird und das Halbleiterplättchen auf der anderen Seite durch Bearbeitung auf einegeringereDicke, beispielsweise auf eine solche von 0,075 mm bis etwa 0,13 mm, vermindert wird, nach Patent 1 036 391, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder die mehreren Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp nicht auf der gleichen Seite des Halbleiterplättchens, auf der der stützende Halbleiterkörper angeschmolzen wird, sondern, in Abänderung davon, auf der entgegengesetzten Seite des Halbleiterplättchens nach der Bearbeitung angeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder die mehreren Halbleiterteile vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgedampft werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen