DE1067935B - - Google Patents

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DE1067935B DENDAT1067935D DE1067935DA DE1067935B DE 1067935 B DE1067935 B DE 1067935B DE NDAT1067935 D DENDAT1067935 D DE NDAT1067935D DE 1067935D A DE1067935D A DE 1067935DA DE 1067935 B DE1067935 B DE 1067935B
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Description

DEUTSCHESGERMAN

kl. 21g 11/02 kl. 21g 11/02

INTERNAT. KL. H 011INTERNAT. KL. H 011

PATENTAMTPATENT OFFICE

S56611VIIIc/21gS56611VIIIc / 21g

ANMELDETAG: 17. J A N U A R 1958REGISTRATION DATE: JANUARY 17, 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 29. O KTO B ER 1959NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL: 29 OCTOBER 1959

Die Erfindung bezieht sich auf ein Legierungsverfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit pn-Übergängen, z. B. Transistoren, unter Verwendung von zentrierenden Legierungsformen.The invention relates to an alloying process for the production of semiconductor devices with pn junctions, e.g. B. Transistors, using centering alloy shapes.

Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen sehr kleiner Dimensionen, beispielsweise bei Verwendung von Halbleiterkristallen von etwa 5 mm Ausdehnung und darunter, bereitet die in bekannter Weise mittels Legierungspillen vorzunehmende Einlegierung von Elektroden folgende Schwierigkeiten:In the manufacture of semiconductor arrangements of very small dimensions, for example when used of semiconductor crystals of about 5 mm in size and below, prepares the known in Alloying electrodes using alloy pills has the following difficulties:

Legierungspillen lassen sich sehr schwer genau auf die für die Legierung vorgesehenen Stellen der Halbleiteroberfläche aufbringen. Fernerhin besteht nach erfolgter Einlegierung bei Vornahme der Kontaktierung der Legierungspillen mit den Stromzuführungsdrähten die Gefahr, daß hierdurch der Legierungsbereich in unerwünschter und schwer kontrollierbarer Weise verändert wird.Alloy pills are very difficult to locate precisely on the places on the semiconductor surface intended for the alloy raise. Furthermore, after the inlay has been carried out, when the contact is made the alloy pills with the power supply wires the danger that the alloy area in this way in undesirable and difficult to control Way is changed.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits bekannt, an dem halbleitenden Körper mindestens einen inhomogenen Draht zu befestigen, der aus zwei Metallen mit unterschiedlichem Schmelzpunkt zusammengesetzt ist, wobei das Metall mit dem niedrigeren Schmelzpunkt mit dem halbleitenden Material zur Bildung einer Legierungselektrode verschmolzen wird, deren Querschnitt größer als der des Elektrodendrahtes ist. Die Herstellung des Elektrodensystems findet dadurch statt, daß ein Stück des aus zwei Metallen bestehenden Elektrodendrahtes in einer Lehre auf dem halbleitenden Körper angebracht und das Ganze so lange auf eine Temperatur erhitzt wird, die zwischen den beiden Schmelzpunkten der Metalle liegt, daß die Legierungselektrode entsteht.To avoid these disadvantages, it is already known to have at least one on the semiconducting body To attach inhomogeneous wire, which is composed of two metals with different melting points is, wherein the metal with the lower melting point is associated with the semiconducting material Formation of an alloy electrode is fused, the cross section of which is larger than that of the electrode wire is. The production of the electrode system takes place in that a piece of the two Metal existing electrode wire in a gauge attached to the semiconducting body and the whole thing is heated to a temperature between the two melting points of the metals lies that the alloy electrode is formed.

Legierungspillen, deren Gewicht den sehr kleinen Ausmaßen der herzustellenden Halbleiteranordnung entspricht und deshalb in der Größenordnung von etwa 10mg bis 40 μg liegen, bleiben infolge statischer Aufladung und feinster Fettschichten an den zur Aufbringung der Pillen dienenden Werkzeugen hängen. Selbst bei Verwendung von zwei Metallen unterschiedlichen Schmelzpunktes kann auf diese Weise ein Herstellen von Halbleiteranordnungen kleinster Dimensionen nicht erfolgen, da das dosierte Aufbringen von Legierungsmaterial auf der Halbleiteroberfläche nicht möglich ist. Fernerhin entstehen beim Einführen der Elektroden in die zugehörige Lehre sowohl an deren Mantelinnenflächen als auch den Mantelaußenflächen der Abnahmeelektroden Benetzungen, die in der Größenordnung der einzubringenden Legierungspillen liegen.Alloy pills, the weight of which corresponds to the very small dimensions of the semiconductor device to be manufactured corresponds and therefore are in the order of about 10 mg to 40 μg, remain static as a result Charge and the finest layers of fat hang on the tools used to apply the pills. Even if two metals with different melting points are used this way a manufacture of semiconductor arrangements of the smallest dimensions does not take place, since the metered application alloy material on the semiconductor surface is not possible. Furthermore arise with Insertion of the electrodes into the associated teaching, both on their inner surfaces and on the Outer jacket surfaces of the pick-up electrodes wetting that is in the order of magnitude of that to be introduced Alloy pills lie.

Das vorliegende Legierungsverfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit pn-Übergängen, z. B. Transistoren, unter Verwendung von zentrierenden Legierungsformen, bei denen aktivatorhaltiges Legierungs-Verfahren zur Herstellung von HalbleiteranordnungenThe present alloy process for the production of semiconductor arrangements with pn junctions, z. B. transistors, using centering alloy forms in which activator-containing Alloy process for the production of semiconductor devices

mit pn-Übergängen unter Verwendung von zentrierenden Legierungsformenwith pn junctions using centering alloy shapes

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich, Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dieter Enderlein, München, ist als Erfinder genannt wordenDieter Enderlein, Munich, has been named as the inventor

Legierungsmaterial auf eine Fläche einer Abnahmeelektrode aufgebracht und auf den Halbleiter auflegiert wird, sieht daher erfindungsgemäß vor, daß zunächst Legierungsmaterial auf die Stirnseite einer stiftförmigen Abnahmeelektrode dosiert aufgebracht und aufgeschmolzen wird, wobei deren Mantelflächen einen nicht benetzenden Übergang, z. B-. Oxydationsbehandlung, aufweisen, und dann in an sich bekannter Weise die Abnahmeelektrode in die Legierungsform eingesetzt und in die Halbleiteroberfläche einlegiert wird.Alloy material applied to a surface of a pickup electrode and alloyed onto the semiconductor is, therefore provides according to the invention that initially alloy material on the end face of a Pin-shaped pick-up electrode is applied and melted in a metered manner, with its outer surfaces a non-wetting transition, e.g. B-. Oxidation treatment, have, and then in a known per se Way, the pickup electrode is inserted into the alloy mold and alloyed into the semiconductor surface will.

Die gemäß der Erfindung als Träger des Legierungsstoffes dienenden Metallkörper sollen vorzugsweise als Verbindungskörper zwischen dem Legierungsstoff und den Zuführungsdrähten, ausgebildet sein. Am günstigsten ist es, wenn sie die Gestalt von massiven zylindrischen Stiften besitzen, deren eine Stirnfläche zunächst mit dem Legierungsstoff bedeckt wird. Diese Legierungsstifte werden dann mit ihrer vom Legierungsmetall bedeckten Stirnseite auf den Halbleiterkristall aufgesetzt und dann die Legierungsmetalle in die Oberfläche des Halbleiterkörpers einlegiert. Die Stifte bleiben dabei mit dem Legierungsmetall und damit mit dem Halbleiterkörper fest verbunden und dienen zur Erleichterung der Kontaktierung. Durch die Querschnittsform der Stirnflächen der Stifte wird gleichzeitig die Form der Legierungsfläche im Halbleiterkristall festgelegt. So wird durch eine runde oder viereckige Querschnittsform die Legierungsfläche und damit der wirksame Querschnitt der zu erzeugenden Elektroden dementsprechend rund oder viereckig 'ausgebildet. Ge-The metal bodies used according to the invention as carriers of the alloy substance should preferably designed as a connecting body between the alloy material and the supply wires be. It is best if they have the shape of solid cylindrical pins, their an end face is first covered with the alloy material. These alloy pins are then placed with their end face covered by the alloy metal on the semiconductor crystal and then the Alloy metals alloyed into the surface of the semiconductor body. The pins stay with the Alloy metal and thus firmly connected to the semiconductor body and serve to make things easier the contacting. Due to the cross-sectional shape of the end faces of the pins, the shape of the Alloy area defined in the semiconductor crystal. A round or square cross-sectional shape creates the alloy surface and thus the effective one The cross-section of the electrodes to be produced is accordingly round or square-shaped. Ge

909 640/334909 640/334

gebenenfalls kann auch öhre andere Form der als fertigenden Halbleiteranordnungen zu erzielen, was Träger des Legierungsstoffes dienenden Metall- vor allem auch im Hinblick auf die Serienfertigung körper, z. B. eine rohrförmige Gestalt, zur Erzeugung von großer Wichtigkeit ist., Dies geschieht, indem ringförmiger Etektroden erwünscht sein. In diesem zunächst eine dosierte Menge an Legierungsmetall in Falle wird der Legierungsstoff auf den einen Stirn- 5 einer gegen das Legierungsmetall indifferenten, hitzerand des rohrförmigen Trägers aufgebracht. beständigen Form,. z.B. aus Graphit, unter Wasser- ':"■'. Durch die Anwendung dem jeweiligen Anwendungs- stoff zu einer Pille geschmolzen und anschließend mit zweck entsprechend ausgestalteter, den Legierungs- dem gegen Benetzung der Seitenflächen geschützten stoff' tragender Metallkörper, werden die bei dem Metallstift in Berührung gebracht und mit diesem bekannten Verfahren auftretenden Schwierigkeiten io zusammen nochmals unter Wasserstoff so hoch erhitzt weitgehend vermieden, da z. B. die Legierungsstifte wird, daß die Pille vollständig an die Stirnfläche des wesentlich handlicher als kleine Legierungspillen sind Stiftes anschmilzt. Beispielsweise werden bei der und dementsprechend sich wesentlich einfacher und Serienfertigung zunächst aus einer aus dem Legieexakter auf die vorgesehenen Stellen, selbst bei sehr rungsmetall bestehenden Folie bekannter Stärke entkleinen Halbleiterkristallen, aufbringen und einlegie- 15 sprechend bemessene Scheibchen ausgestanzt. Diese ren : lassen. Dieser Vorteil läßt sich gemäß einer Scheibchen werden in eine aus Graphit bestehende, weiteren Ausbildung der Erfindung noch vergrößern, zahlreiche halbkugelige Mulden aufweisende Form wenn beispielsweise bei der Anwendung von Metall- eingebracht, und zwar derart, daß jede Mulde ein stiften als Träger des Legierungsstoffes die Legierung Scheibchen aufnimmt. Die so beschickte Form wird unter Anwendung von auf den Halbleiterkörper in 20 in einen Ofen gebracht und die Metallscheibchen unter definierter Weise aufsetzbaren, mit zur Führung der Wasserstoff zu kleinen kugelförmigen Pillen geStifte dienenden öffnungen, Kanälen oder Rillen schmolzen. Anschließend wird die Form aus dem Ofen versehenen Führungskörpern \Orgenommen wird, genommen und auf die Form ein Deckel aufgesetzt, welche die Stirnflächen der Stifte an die für die der mit zahlreichen, zur Aufnahme der Metallstifte Legierung vorgesehenen Stellen der Oberfläche des 25 dienenden, durchgehenden Bohrungen versehen ist. Halbleiterkörpers — ζ. B. durch Einwirkung der Die Anordnung dieser Bohrungen auf dem Deckel ist Schwerkraft — hinführen. Die Anwendung von dabei so gewählt, daß auf jede Mulde gerade eine solchen Führungskörpern ist jedoch keineswegs an Bohrung zu liegen kommt und daß die in die Bohrundie Ausbildung der als Träger des Legierungsstoffes gen eingebrachten Metallstifte mit der Legierungsdienenden Körper als Metallstifte gebunden. Dies gilt 30 pille in Berührung kommen. Nach Beschickung der auch für alle noch beschriebenen Weiterbildungen des Bohrungen mit den gegen Benetzung der Seitenflächen Verfahrens gemäß der Erfindung. Der Einfachheit geschützten Stiften wird das Ganze nochmals im Ofen halber soll jedoch die weitere Darstellung der Erfin- unter Wasserstoff so lange erhitzt, bis die Legierungsdung an Hand von Legierungsstiften beschrieben pillen an die Stirnflächen der Stifte angeschmolzen werden. ... . 35 sind. Es ist zweckmäßig, daß beide Stirnflächen derif necessary, also öhre other form of the semiconductor arrangements can be achieved, which supports the alloy material serving metal body, especially with a view to series production, z. B. a tubular shape, is of great importance to create. This is done by having annular electrodes are desired. In this initially a metered amount of alloy metal in the case, the alloy substance is applied to the one end of a heated edge of the tubular carrier that is indifferent to the alloy metal. permanent shape ,. For example, made of graphite, under water- ': "■'. By using the respective application substance melted into a pill and then with appropriately designed, the alloy-the substance protected against wetting of the side surfaces, the with the Metal pin brought into contact with this known method and the difficulties that occur with this known method are largely avoided together again under hydrogen to such a high temperature, since, for example, the alloy pins are completely melted onto the end face of the pin, which is much more manageable than small alloy pills In the case of and, accordingly, it is much easier and mass production first of all from a semi-conductor crystals of known strength, even with very thin metal foil, applied from the alloy to the intended locations and punched out correspondingly dimensioned discs ch according to a disc are in a graphite existing, further embodiment of the invention, numerous hemispherical troughs having shape, for example when using metal introduced, in such a way that each trough a pin as a carrier of the alloy material receives the alloy disc . The form loaded in this way is placed in a furnace using on the semiconductor body in 20 and the metal disks are melted in a defined manner with openings, channels or grooves serving to guide the hydrogen into small spherical pills. The mold is then removed from the guide bodies provided with the furnace, and a cover is placed on the mold, which connects the end faces of the pins to the places on the surface of the through holes provided with numerous alloy pins for receiving the metal pins is provided. Semiconductor body - ζ. B. by the action of the The arrangement of these holes on the lid is gravity - lead. The use of this is chosen so that just such a guide body is on each trough, but in no way comes to rest on the bore and that the metal pins introduced into the bore as a carrier of the alloy substance are bound to the alloying body as metal pins. This applies to 30 pill in contact. After loading the further developments of the bores, also described for all, with the method according to the invention against wetting of the side surfaces. For the sake of simplicity, the pens are protected and the whole thing is again in the furnace for the sake of further illustration of the invention. Hydrogen is heated until the alloy dung is melted onto the end faces of the pens using the aid of alloy pens. ... 35 are. It is appropriate that both end faces of the

Als Material für die Legierungsstifte haben sich Legierungsstifte mit Legierungsmetall versehen wer-Alloy pins have been provided with alloy metal as the material for the alloy pins.

die Metalle Silber, Nickel^Aluminium und besonders den. Die Zuführungsdrähte werden dann nach Durch-the metals silver, nickel, aluminum, and especially that. The feed wires are then

Eisen oder Molybdän bewährt. Dabei sollen die vom führung der Legierung mittels des an den freienIron or molybdenum proven. The aim is to guide the alloy by means of the to the free

Legierungsstoff benetzten Flächen dieser Legierungs- Stirnflächen vorgesehenen Legierungsmetalles mitAlloy material wetted surfaces of these alloy end faces with the alloy metal provided

körper, d. h. im Falle von Metallstiften die Seiten- 40 den Metallstiften verbunden, z.B. verlötet,body, d. H. in the case of metal pins, the side pins are connected to the metal pins, e.g. soldered,

flächen (Mantelflächen) ,von geschmolzenem Legie- Wird der Legierungsvorgang unter Benutzung vonsurfaces (jacket surfaces), of molten alloy- If the alloying process is carried out using

rungsmetall nicht benetzt werden, was beispielsweise Führungskörpern durchgeführt, so werden zunächst dieRung metal are not wetted, which is carried out, for example, guide bodies, the first

durch einen die Benetzung durch das geschmolzene der Gestalt der zu fertigenden Halbleiteranordnungby one the wetting by the melted the shape of the semiconductor device to be manufactured

Legierungsmetall verhindernden Überzug aus Chrom angepaßten Führungskörper auf den HalbleiterkristallAlloy metal preventive coating of chrome-adapted guide body on the semiconductor crystal

oder Aluminium, der nach dem Aufbringen einer 45 in definierter Weise aufgesetzt. Anschließend werdenor aluminum, which is put on in a defined way after a 45 has been applied. Then be

Oxydationsbehandlung unterworfen wurde, erreichbar die Legierungsstifte in die hierfür vorgesehenen undHas been subjected to oxidation treatment, the alloy pins can be reached in the designated and

ist, vor allem wenn die Legierung in reduzierender der Form der Stifte entsprechend angepaßten Rillenespecially when the alloy is in reducing grooves adapted to the shape of the pins

Atmosphäre, vorzugsweise unter Wasserstoff, vor- oder Kanäle der Führungskörper eingeführt, bis dieAtmosphere, preferably under hydrogen, upstream or channels of the guide body introduced until the

genommen wird. Der Legierungsstoff soll die hierfür mit dem Legierungsmetall versehenen Stirnflächen inis taken. The alloy material should be in the end faces provided with the alloy metal for this purpose

vorgesehene Fläche des metallischen Trägerkörpers, 50 unmittelbare Berührung mit den für die Vornahmeintended surface of the metallic carrier body, 50 direct contact with the for making

z.-B. die Stirnfläche des Legierungsstoffes, vollständig der Legierung vorgesehenen Stellen der Oberflächee.g. the end face of the alloy substance, areas of the surface that are completely intended for the alloy

bedecken. Es ist dabei weniger daran gedacht, den des Halbleiterkristalls gelangt sind. Anschließendcover. It is less thought that the semiconductor crystal got into it. Afterward

Legierungsstoff durch Aufdampfen oder elektrolytisch wird die Legierung unter Anwendung von WärmeAlloy material by vapor deposition or electrolytic is the alloy with the application of heat

aufzubringen, da man in diesem Fall nur geringe vorgenommen. Auch die Führungskörper können austo apply, since in this case only minor ones are made. The guide body can also be made from

Legierungstiefen erhalten würde. Vielmehr soll der 55 hochschmelzbaren Metallen bestehen und sollen eben-Alloy depths would be obtained. Rather, the 55 refractory metals should consist and should also

Legierungsstoff die hierfür vorgesehene Fläche, bei- falls, z.B. mit einem Überzug aus an der OberflächeAlloy material the area provided for this, if necessary, e.g. with a coating on the surface

spielsweise die Stirnfläche des Legierungsstiftes in anoxydiertem Chrom oder Aluminium, gegen Be-For example, the end face of the alloy pin in partially oxidized chrome or aluminum, against

einer diese Fläche vollständig benetzenden Menge netzung durch das geschmolzene Legierungsmetallan amount which completely wets this area, is wetted by the molten alloy metal

aufgebracht sein, wie man sie beispielsweise durch geschützt sein. Die Führungskörper werden nachbe applied, how to be protected for example by. The guide bodies are after

Eintauchen des Stiftes in den geschmolzenen Legie- 60 Beendigung des Legierungsvorganges wieder entfernt,Immersion of the pin in the molten alloy 60 Completion of the alloying process removed again,

rungsstoff erhalten würde, also im Falle eines Legie- Das Verfahren gemäß der Erfindung hat sich beition material would be obtained, so in the case of an alloy

rungsstiftes mit kreisförmiger Stirnfläche in Form der Herstellung von Halbleiteranordnungen, beispiels-rungs pin with a circular face in the form of the production of semiconductor assemblies, for example

einer kugeligen Kalotte mit konvexer Oberflächen- weise von Transistoren, bewährt, bei denen ein z. B.a spherical dome with a convex surface of transistors, proven in which a z. B.

krümmung.. sehr kleiner Halbleiterkristall von etwa 1 bis 2 mmcurvature .. very small semiconductor crystal of about 1 to 2 mm

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist 65 Ausdehnung und darunter an zwei einander gegenes möglich, die Stirnflächen von Legierungsstiften mit überliegenden Flächen, vorzugsweise an 1-1-1-Flächen, genau dosierten Mengen an Legierungsstoff zu be- mit einer Kollektor- bzw. Emitterelektrode versehen 'decken. Hierdurch ist es möglich, durch Anwendung wird, in dem unter Einlegierung des entsprechenden des Verfahrens gemäß der Erfindung sehr genau Legierungsstoffes sperrfähige pn-Übergänge erzeugt vorherbestimmbare elektrische Eigenschaften der zu 70 werden. Insbesondere ist" es bei derart kleinen Anord-According to a further development of the invention, 65 expansion and below is at two opposite each other possible, the end faces of alloy pins with overlapping surfaces, preferably on 1-1-1 surfaces, precisely dosed amounts of alloy material to be provided with a collector or emitter electrode 'cover. This makes it possible, by application, in which under alloying of the appropriate the method according to the invention very precisely generated alloy material blockable pn junctions predictable electrical properties of the to be 70. In particular, "with such small arrangements

Claims (15)

5 65 6 nungen wichtig, daß die Einlegierung des Emitters zone 12. Beide Stifte 1 und 2 bestehen aus Eisen oderIt is important that the emitter zone 12. Both pins 1 and 2 are made of iron or und Kollektors an zwei einander genau gegenüber- Molybdän und sind zum Schutz gegen Benetzung mitand collector on two exactly opposite one another - molybdenum and are to protect against wetting with liegenden Stellen des Halbleiterkristalls erfolgt, z.B. einem Chromüberzug 6 bzw. 7 versehen. Der auslying places of the semiconductor crystal is carried out, e.g. provided with a chrome coating 6 or 7. The out wenn der Halbleiter rings am Rande in einem als Nickel bestehende Basisring 3 hat einen Außendurch-if the semiconductor rings at the edge in a base ring 3 existing as nickel has an outer diameter Basiselektrode dienenden Metallring eingelötet ist, 5 messer von 4 mm und eine Höhe von 0,2 mm, der inBase electrode serving metal ring is soldered, 5 knives of 4 mm and a height of 0.2 mm, which in der mindestens die beiden Kristallflächen, die für die ihn eingepaßte kreisscheibenförmige. Germanium-the at least the two crystal faces, the one for the circular disk-shaped one fitted into it. Germanium Einlegierung des Emitters und Kollektors vorgesehen kristall 4 einen Durchmesser von 1,5 mm .und eineInlay of the emitter and collector provided crystal 4 a diameter of 1.5 mm. And a sind, frei läßt. Höhe von 0,05 mm.are free. Height of 0.05 mm. Das Verfahren gemäß der Erfindung soll an Hand Die Legierungszonen 11 und 12 erstrecken sich zu der Herstellung eines Transistors, wie er in Fig. 1 io einer Tiefe von 15 μ bis 20 μ "in. den Halbleiterdargestellt ist, näher erläutert werden. Zunächst wird kristall 4. Zwischen den Legierungszonen 11 und 12 ein scheibenförmiger Halbleiterkristall 4, der bei- verbleibt ein unlegierter Bereich 13 ' von'.'.etwa'.15 μ spielsweise als kleine Kreisscheibe ausgebildet ist, in Dicke. ' ' , . '..' ,, : .''
eine ringförmige, aus Nickel bestehende Basiselek- Die an den Stirnflächen mit dem.Legierungsmetall trode 3 eingelötet, wobei das Lot 5 infolge der gerin- 15 8, 7, 9 und 10 versehenen Stifte 1 und 2 sowie der gen Größe des Halbleiterkörpers 4 einen Schmelz- in die Basiselektrode 3 eingelötete Germaniumkristall 4 punkt unterhalb der Legierungstemperatur haben werden zunächst getrennt voneinander unter .Wasserkann. Besteht z. B. der Halbleiterkörper 4 aus stoff auf mindestens 600° C erhitzt, um' oxydfreie η-leitendem Germanium, so wird zum Verlöten des Oberflächen des Germaniumkristalis und des' Legie-Halbleiterkristalls mit der ringförmigen Basiselek- 20 rungsstoffes zu erhalten. Anschließend werden die trode die gleichzeitig zur Halterung des Kristalls und Stifte unter Wasserstoff bei etwa 400° C ,auf ,das gegebenenfalls zur Festlegung der Lage des Kristalls Germaniumscheibchen 4 aufgesetzt, wobei dieses Aufgegenüber den bei der Durchführung des Legierungs- setzen der Stifte durch die Führungskörper 14,14' Vorganges für den Emitter und Kollektor zur An- erleichtert wird. Vorzugsweise wird erst der eine wendung gelangenden Führungskörpern 14 und 14' 25 Stift auf das Germaniumscheibchen .unter Ausnutzung dienen kann, mittels eines aus etwa 70% Blei, 30% der Schwerkraft aufgesetzt, bis der Stift fest an der Zinn und IVo Arsen bestehenden Metalls gelötet. Germaniumscheibe haftet. Dann wird die Anordnung Besteht der Halbleiterkörper 4 dagegen aus p-leiten- um 180° gedreht und der andere Stift aufgesetzt, dem Germanium, so dient als Lot zweckmäßig eine Anschließend wird die zusammengesetzte Anordnung Legierung aus Indium mit etwa 0,5% Gallium. Das 30 unter Wasserstoff nochmals auf.etwa 600° C erhitzt, Einlöten des Halbleiterkörpers 4 in die ringförmige wobei die Stifte einlegieren und dann langsam äbge-Basiselektrode wird unter Wasserstoff vorgenommen kühlt werden. Diese Maßnahmen bewirken das Ent- und kann durchgeführt werden, indem das Lötmetall stehen von sehr ebenen Legierungsfronten und damit in Form von Kügelchen zwischen dem Kristall 4 und sehr ebenen pn-Übergängen. ' ·■' ' '
dem als Basiselektrode dienenden ringförmigen Metall- 35 Die Kontaktierung der freien Enden der'Metallkörper 3 eingebracht wird. stifte verursacht keine nachträgliche Störungen, daThe method according to the invention is to be explained in more detail with reference to the alloy zones 11 and 12 for the production of a transistor, as is shown in FIG 4. Between the alloy zones 11 and 12 a disc-shaped semiconductor crystal 4, which remains an unalloyed area 13 'of'. '. About' 15 μ, for example as a small circular disc, in thickness. '',. '..' ,, : . ''
a ring-shaped, consisting of nickel Basiselek- The soldered at the end faces with dem.Legierungsmetall trode 3, wherein the solder 5 due to the low 15 8, 7, 9 and 10 provided pins 1 and 2 and of the gene size of the semiconductor body 4 has a melting - Germanium crystal soldered into the base electrode 3 4 points below the alloy temperature are initially separated from each other under .Wasserkann. Is there e.g. B. the semiconductor body 4 made of material heated to at least 600 ° C in order to 'oxide-free η-conductive germanium, then to solder the surface of the germanium crystal and the' alloy semiconductor crystal with the ring-shaped Basiselek- 20 approximately to get. Subsequently, the trode, which is used to hold the crystal and pins under hydrogen at about 400 ° C, is placed on the germanium disc 4, if necessary, to determine the position of the crystal, this being compared to the setting of the pins by the guide body when the alloy is carried out 14.14 'process for the emitter and collector is facilitated to an. Preferably only the one turning guide bodies 14 and 14 '25 pin on the germanium disc. Under use can serve, by means of a 70% lead, 30% gravity applied until the pin is firmly soldered to the tin and IVo arsenic metal . Germanium disk sticks. If the semiconductor body 4 consists of p-conductors, on the other hand, is rotated by 180 ° and the other pin, the germanium, is placed on it, a solder is expediently used. The 30 is heated again to about 600 ° C under hydrogen, soldering of the semiconductor body 4 into the ring-shaped, alloying the pins and then slowly cooling the base electrode is made under hydrogen. These measures bring about the development and can be carried out in that the soldering metal stands on very flat alloy fronts and thus in the form of spheres between the crystal 4 and very flat pn junctions. '· ■'''
the ring-shaped metal serving as the base electrode is brought into contact with the free ends of the metal bodies 3. pen does not cause any subsequent malfunctions, because Anschließend wird der Kollektor 11 und der Emit- die Kontaktierungsstellen 7 und 10 von den Legieter 12 nach einem der oben beschriebenen Verfahren rungszonen 11 und 12 genügend weit entfernt sind, hergestellt, indem Legierungsstifte 1 und 2 mit ihren Während des Betriebes sorgen die Stifte 1 und 2 für vom Legierungsmetall 1', 2' versehenen Stirnflächen 40 eine gute Wärmeableitung aus dem Kristall.
auf die Mitte der von der ringförmigen Basiselek- Nach den oben beschriebenen Schritten werden die trode 3 frei gelassenen Kreisfläche des Halbleiter- Führungskörper entfernt und die Halbleiteranordkristalls 4 aufgesetzt und unter Wasserstoff ein- nung, wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, vervolllegiert werden, so daß die als Kollektor bzw. Emitter. ständigt. Die Fig. 2 bis 4 geben den in ein Gehäuse dienenden Legierungszonen 11 bzw. 12 entstehen. Die 45 eingebauten Transistor nach Fig. 1 in verschiedenen Basiselektrode 3 wird dabei zweckmäßig in einer Schritten wieder. Gleiche Bezugszeichen in den Figu-Fonn 14, 14' und 15 gehalten, die gleichzeitig als zum ren bezeichnen gleiche Bauteile.Subsequently, the collector 11 and the emitter, the contacting points 7 and 10 of the Legieter 12 according to one of the methods described above approximately zones 11 and 12 are sufficiently far away, made by alloy pins 1 and 2 with their During operation, the pins 1 and 2 for end faces 40 provided with alloy metal 1 ', 2', good heat dissipation from the crystal.
After the steps described above, the circular area of the semiconductor guide body left free is removed and the semiconductor array crystals 4 are placed and completely alloyed under hydrogen concentration, as can be seen from FIGS. 2 to 4 so that the collector or emitter. persists. FIGS. 2 to 4 show the alloy zones 11 and 12 which are used in a housing. The 45 built-in transistor according to FIG. 1 in different base electrode 3 is expediently restored in one step. The same reference numerals are kept in the Figu-Fonn 14, 14 'and 15, which at the same time denote the same components as the ren. Basisring 3 konzentrische Führung für die mit dem Die Stifte 1 und 2 und der Basisring 3 werden, wieBase ring 3 concentric guide for those with the pins 1 and 2 and the base ring 3 will be how Legierungsmetall 8, 9 vorbenetzten Trägerstifte 1, 2 in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, mit Zuführungsdrähten 20,Alloy metal 8, 9 pre-wetted support pins 1, 2 shown in Figs. 2 to 4, with lead wires 20, dient. Die beim Halten des Basisringes zwecks Vor- 50 21 und 22, beispielsweise aus Kupfer, verbunden; Dieserves. The when holding the base ring for the purpose of 50 21 and 22, for example made of copper, connected; the nähme des Legierungsvorganges unbedeckte Halb- Stellen 28 und 29 sind gelötet, die Stelle 27 ist punkt-would take the alloying process uncovered half points 28 and 29 are soldered, the point 27 is point leiterscheibe ist dabei vorzugsweise dünner als der förmig verschweißt. Die Zuführungsdrähte 21 und 22The conductor washer is preferably thinner than the welded shape. The lead wires 21 and 22 Basisring 3. Als Legierungsstoff dient bei η-leitenden sind in einen Glaskörper 23 eingeschmolzen, derBase ring 3. As an alloy material, η-conductive ones are melted into a glass body 23, the Germaniumkörpern vorteilhaft eine Mischung aus seinerseits in einen mit einem Flansch versehenenGermanium bodies advantageously a mixture of in turn in one provided with a flange Indium mit etwa 0,5% Gallium, für p-leitendes Ger- 55 Eisenring 25 eingeschmolzen ist. Auf den Flansch istIndium with about 0.5% gallium, for p-conducting Ger- 55 iron ring 25 is melted down. On the flange is manium eine Mischung aus Blei mit etwa 1%· Arsen. eine Eisenkappe 26 aufgesetzt und mit ihm ver-manium a mixture of lead with about 1% arsenic. an iron cap 26 is put on and Um die Größenverhältnisse, bei denen mit Hilfe schweißt (Schweißstelle 24). Die äußeren Abmessun-About the proportions at which with the help of welds (welding point 24). The outer dimensions des erfmdungsgemäßen Verfahrens noch bequem und gen des fertigen Bauelementes sind etwa: Durchmesserof the method according to the invention and conditions of the finished component are approximately: diameter sicher gearbeitet werden kann, zu erläutern, seien die 5 mm, Höhe 11 mm. . . ' ,can be safely worked, to explain, be the 5 mm, height 11 mm. . . ', Abmessungen eines gemäß Fig. 1 hergestellten Tran- 60 Die genannten Bemessungsangaben beziehen sichDimensions of a Tran- 60 manufactured according to FIG. 1 The stated dimensions relate to sistors angegeben. lediglich auf ein Ausführungsbeispiel. Aus ihnen sollsistors specified. only to one embodiment. Out of them should Der als Kollektoranschluß dienende Stift 1 hat die im wesentlichen nur hervorgehen, wie. klein eineThe pin 1 serving as a collector connection essentially only shows how. small one Stirnfläche von 0,4 mm 0 und eine Höhe von 0,8 mm. solche Halbleiteranordnung, die nach dem VerfahrenFrontal area of 0.4 mm 0 and a height of 0.8 mm. such semiconductor device, which according to the method Der als Emitteranschluß dienende Stift 2 hat eine gemäß der Erfindung hergestellt ist, ausgebildet seinThe pin 2 serving as the emitter connection has one which is produced in accordance with the invention and can be designed Stirnfläche von 0,3 mm 0 und eine Höhe von eben- 65 kann. Dabei ist mit den angegebenen Größen nochFront surface of 0.3 mm 0 and a height of even 65 can. It is still with the specified sizes falls 0,8 mm. Um die Kollektorwirkung zu erhöhen, keinesfalls die untere mögliche Grenze erreicht,if 0.8 mm. In order to increase the collector effect, never reach the lower possible limit, wurde der Querschnitt des Kollektorstiftes und „the cross section of the collector pin and " damit der Querschnitt der von ihm erzeugten Legie- Patentansprüche:thus the cross-section of the alloy patent claims created by him: • rungszone 11 größer gehalten als der des Emitter- 1. Legierungsverfahren zur Herstellung von Stiftes 2 und der als Emitter dienenden Legierungs- 70 Halbleiteranordnungen mit pn-Übergängen, z. B.• Rungszone 11 kept larger than that of the emitter 1. Alloying process for the production of Pin 2 and the alloy 70 semiconductor arrangements with pn junctions, e.g. B. i Transistoren, unter Verwendung von zentrierenden Legierungsformen, bei denen aktivatorhaltiges Legierungsmaterial auf eine Fläche einer Abnahmeelektrode aufgebracht und auf den Halbleiter auflegiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Legierungsmaterial auf die Stirnseiten einer stiftförmigen Abnahmeelektrode dosiert aufgebracht und aufgeschmolzen wird, wobei deren Mantelflächen einen nicht benetzenden Überzug, z. B. durch Oxydationsbehandlung, aufweisen und dann in an sich bekannter Weise die Abnahmeelektrode in die Legierungsform eingesetzt und in die Halbleiteroberfläche einlegiert wird.i transistors, using centering Alloy forms in which alloy material containing activator is applied to a surface of a pickup electrode is applied and alloyed onto the semiconductor, characterized in that initially alloy material is applied to the end faces a pin-shaped pick-up electrode is applied and melted in a metered manner, with its Jacket surfaces a non-wetting coating, e.g. B. by oxidation treatment, have and then in a manner known per se, the pickup electrode is inserted into the alloy form and in the semiconductor surface is alloyed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung unter Anwendung von ,auf den Halbleiterkörper in definierter Weise aufsetzbaren, mit zur Führung der Stifte dienenden öffnungen, Kanälen oder Rillen versehenen2. The method according to claim 1, characterized in that the alloy using on the semiconductor body in a defined manner attachable, provided with openings, channels or grooves serving to guide the pins ■ Körpern, sogenannten Führungskörpern, welche■ bodies, so-called guide bodies, which ; die Stirnflächen der Stifte an die für die Legie-,rung vorgesehenen Stellen der Oberfläche des Halbleiterkörpers heranführen, vorgenommen wird. ■]■ ; the end faces of the pins are brought up to the places on the surface of the semiconductor body intended for the alloy. ■] ■ 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden •Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Legierungsform, die zur Führung der Stifte : dienen,, mit einem nicht benetzenden Überzug, z.B. aus Chrom oder Aluminium, versehen werden.3. Method according to one of the preceding • Claims, characterized in that the parts of the alloy form that are used to guide the pins : serve ,, be provided with a non-wetting coating, e.g. made of chrome or aluminum. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ,dadurch gekennzeichnet, daß Metallstifte aus einem der Metalle Silber, Nickel oder Aluminium, vor-,zugsweise aus Eisen oder Molybdän verwendet /werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that metal pins from one the metals silver, nickel or aluminum, preferably made of iron or molybdenum /will. 5, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine dosierte Menge an Legierungsmetall in einer gegen das Legierungsmetall indifferenten, hitzebeständigen5, method according to one of claims 1 to 4, characterized in that initially a metered Amount of alloy metal in a heat-resistant one that is indifferent to the alloy metal ■ Form, z. B. aus Graphit, unter Wasserstoff zu einer Pille geschmolzen und anschließend mit dem ■gegen Benetzung der Seitenflächen geschützten Metallstift in Berührung gebracht und mit diesem !,zusammen nochmals unter Wasserstoff so hoch erhitzt wird, daß die Pille vollständig an der , Stirnfläche des Stiftes anschmilzt.■ shape, e.g. B. made of graphite, melted under hydrogen to a pill and then with the ■ brought into contact with the metal pin protected against wetting of the side surfaces and with this !, are heated together again under hydrogen so high that the pill is completely on the , The end face of the pen melts. ■ ■ 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Legieren dienenden Stifte an beiden Stirnflächen mit dem Legierungsmetall versehen und die Zuführungsdrähte nach Durchführung der Legierung mit Hilfe des an der noch freien Stirnfläche vorhandenen Legierungsmetalls mit dem Stift verbunden werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alloying Serving pins are provided on both end faces with the alloy metal and the lead wires with after the alloy has been carried out With the help of the alloy metal that is still present on the end face, it is connected to the pin will. ■ ■ 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, . dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkristall ringsum am Rand in einen als Basiselektrode dienenden Metallring, vorzugsweise aus Nickel, eingelötet wird, der mindestens die beiden Kristallflächen, in denen der Emitter und Kollektor einlegiert werden soll, frei läßt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, . characterized in that the semiconductor crystal all around the edge in one as a base electrode serving metal ring, preferably made of nickel, is soldered, which at least the two crystal surfaces, in which the emitter and collector are to be alloyed, leaves free. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreisscheibenförmiger Halbleiterkristall ringsum am Rand in einen als Basiselektrode dienenden, ringförmigen Metallkörper eingelötet wird, der gleichzeitig zur Halterung des Kristalls und zur Festlegung der Lage des Kristalls in der Legierungsform (14,14') bei der Legierung dient.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a circular disk-shaped Semiconductor crystal all around the edge into a ring-shaped one that serves as a base electrode Metal body is soldered in, which is used to hold the crystal and to set the Position of the crystal in the alloy form (14,14 ') in the alloy is used. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stirnflächen des Kollektorstiftes (1) größer ist als der Durchmesser der Stirnflächen (2') des Emitterstiftes (2).9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the diameter of the End faces of the collector pin (1) is larger than the diameter of the end faces (2 ') of the emitter pin (2). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Legierungsstoff für η-leitende' Germaniumkristalle eine Mischung aus Indium und etwa 0,5% Gallium, für p-leitende Germaniumkristalle eine Mischung aus Blei mit etwa 1 % Arsen verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that as an alloy material for η-conducting germanium crystals a mixture of indium and about 0.5% gallium, for p-conducting ones Germanium crystals a mixture of lead with about 1% arsenic is used. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der als Basiselektrode dienende Metallring (3) mit einem aus η-leitendem Germanium bestehenden Halbleiterkristall mittels eines aus etwa 70% Blei, 3O°/o Zinn und 1% Arsen bestehenden Metalls verlötet wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the base electrode serving metal ring (3) with a semiconductor crystal consisting of η-conductive germanium by means of one made of about 70% lead, 30% Tin and 1% arsenic existing metal is soldered. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der als Basiselektrode dienende Metallring (3) mit einem aus p-leitendem Germanium bestehenden Halbleiterkristall mittels eines aus Indium mit etwa 0,5% Gallium bestehenden Lotes verlötet wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the base electrode serving metal ring (3) with a semiconductor crystal consisting of p-conducting germanium is soldered by means of a solder consisting of indium with about 0.5% gallium. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötung unter Wasserstoff erfolgt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the soldering takes place under hydrogen. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel in Form von Kügelchen zwischen Kristall und Metallring eingebracht wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the solder is introduced in the form of beads between the crystal and the metal ring. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der scheibenförmige Halbleiterkristall (4) in die ringförmige Basiselektrode (3) eingelötet wird, wobei das Lot (5) infolge der geringen Größe des Halbleiterkristalls (4) einen Schmelzpunkt unterhalb der Legierungstemperatur haben kann, und daß danach die Kollektor- bzw. Emitterelektroden (1, 8 bzw. 2, 9) einlegiert werden, wobei die Basiselektrode (3) in einer Form (14; 14'; 15) gehalten wird, die zugleich als zum Basisring (3) konzentrische Führung für die mit dem Legierungsmetall vorbenetzten Trägerkörper (1,2) dient (Fig. 1).15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that first the disk-shaped semiconductor crystal (4) is soldered into the ring-shaped base electrode (3), the solder (5) having a melting point below due to the small size of the semiconductor crystal (4) the alloy temperature can have, and that then the collector or emitter electrodes (1, 8 or 2, 9) are alloyed, the base electrode (3) being held in a shape (14; 14 '; 15), which at the same time as to the base ring (3) concentric guide for the pre-wetted with the alloy metal carrier body (1,2) is used (Fig. 1). In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 955 624, 961 913;German Patent Nos. 955 624, 961 913; deutsche Auslegeschrift R 13270 VIIIc/21g
(bekanntgemacht am 17. 5. 1956);German interpretation document R 13270 VIIIc / 21g
(announced May 17, 1956); österreichische Patentschriften Nr. 186 670,
598;Austrian patent specification No. 186 670,
598; USA.-Patentschrift Nr. 2 791524;U.S. Patent No. 2,791,524; Nachr. Techn. Fachbericht (NTF), Beiheft Nr. 1 (1955), S. 31/32.Nachr. Techn. Fachbericht (NTF), supplement No. 1 (1955), p. 31/32. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©1 909 640/334 10.59© 1 909 640/334 10.59
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