DE1075223B - Verfahren zum Auflegicren ^mcs eutektischen Legierungsmatenals auf einen Halbleiterkörper - Google Patents

Verfahren zum Auflegicren ^mcs eutektischen Legierungsmatenals auf einen Halbleiterkörper

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DE1075223B
DE1075223B DENDAT1075223D DE1075223DA DE1075223B DE 1075223 B DE1075223 B DE 1075223B DE NDAT1075223 D DENDAT1075223 D DE NDAT1075223D DE 1075223D A DE1075223D A DE 1075223DA DE 1075223 B DE1075223 B DE 1075223B
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Neu-Ulm/ Donau Friedrich Wilhelm Dehmelt
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Telefunken AG
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auflegieren eines eutektischen Legierungsmaterials auf einen Halbleiterkörper zur Herstellung von Legierungselektroden mit oder ohne pn-übergang.
Es ist bekannt, zur Vermeidung von Spannungen beim Auflegieren von Halbleitermaterial auf Halbleiterkörper eine Blei-Antimon-Legierung zu verwenden, bei der die Zusammensetzung des Legierungsmaterials nahezu eutektisch ist. Des weiteren ist es bekannt, bei Selengleichrichtern ein eutektisches Gemisch, z. B. Zinn, Cadmium und Wolfram, zur Herstellung einer Gegenelektrode auf eine Selenschicht durch Aufspritzen, Aufdampfen oder Aufstäuben aufzubringen. Die Verwendung eines Eutektikums bei der Herstellung einer Gegenelektrode wird deshalb empfohlen, weil das Eutektikum einen niedrigen Schmelzpunkt hat und infolgedessen leicht auf die Selenschicht aufgebracht werden kann.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, mittels eines geeigneten Verfahrens den Legierungsvorgang so zu steuern, daß das Legierungsmaterial den Halbleiterkörper gut benetzt und gleichmäßig und möglichst wenig oder in genau zu regelnder Weise durch Auflösung des Halbleitermaterials in den Halbleiterkörper eindringt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist es beispielsweise für das Auflegieren von Indium auf Germanium bekannt, zunächst das Indium für sich auf die vorgesehene Legierungstemperatur zu bringen, es dabei mit Germanium zu sättigen, anschließend das Material erstarren zu lassen und zu Pillen zu formen, die auf den Germaniumkörper aufgebracht und durch Erhitzen auf die Legierungstemperatur auflegiert werden. Bekanntlich ist aber stets die anzuwendende Legierungstemperatur bei allen zur Zeit darauf untersuchten Stoffen hoch; sie liegt mindestens etwa bei 500° C, besser noch etwas höher, wenn eine einwandfreie, gute und gleichmäßige Benetzung des Halbleiterkörpers mit dem Legierungsmaterial gewährleistet werden soll. Die Zahlen schwanken je nach den verschiedenen Stoffen etwas, aber nicht stark; die Benetzung verbessert sich aber sehr stark mit größer werdender Temperatur.
Bei Verfahren gemäß dem genannten Beispiel wird der gewünschte Zweck aber nur sehr unvollkommen erreicht. Beim Abkühlen der gesättigten Lösung von Halbleitermaterial in Legierungsmaterial scheidet sich das höherschmelzende Halbleitermaterial stets in Form von Kriställchen aus, bis der Rest den eutektischen Punkt erreicht hat und das Ganze als Eutektikum erstarrt (sofern überhaupt ein Eutektikum existiert). Dadurch besteht die Legierungspille in diesen Verfahren zwangläufig immer aus dem Eutektikum, in das Halbleiterkristalle eingeschlossen sind.
Verfahren zum Auflegieren
eines eutektischen Legierungsmaterials
auf einen Halbleiterkörper
Anmelder:
Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71
Friedrich Wilhelm Dehmelt, Neu-Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden
Wird die auf den Halbleiterkörper aufgelegte Legierungspille auf die Legierungstemperatur erhitzt, so löst das Legierungsmaterial bis zu seiner Sättigung wie-Halbleitermaterial auf, und zwar gleichzeitig von den eingeschlossenen Kriställchen und der Halbleiterkörperoberfläche. Letzteres sollte aber gerade vermieden werden; außerdem können die nicht vollständig wieder aufgelösten Kriställchen unter Umständen, z. B. bei der Herstellung von Transistoren, schädlich sein; sie können den Transistor unbrauchbar machen. Am Beispiel von Indium und Germanium sind die Verhältnisse besonders deutlich; die anzuwendende Legierungstemperatur liegt z. B. bei 500° C, wo das Indium 4,5% Germanium löst. Das Eutektikum hat seinen Schmelzpunkt sehr wenig unter dem des reinen Indiums, bei etwa 150° C, und enthält noch etwa 0,5% Germanium, ist also praktisch reines Indium, das beim Erhitzen auf die Legierungstemperatur wieder 4% Germanium aufnehmen muß, zum erheblichen Teil aus dem Germaniumkörper.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Auswahl der Legierungskomponenten so getroffen wird, daß die Eutektikumschmelztemperatur möglichst nahe bei der zur Erzielung einer guten Benetzung anzuwendenden Legierungstemperatur liegt, daß eine Legierungskomponente von Halbleitermaterial gebildet wird, wobei dessen Löslichkeit im Legierungsmaterial nur langsam ansteigt, und daß das eutektisch zusammengesetzte Legierungsmaterial nahe bzw. etwas über der Eutektikumstemperatur auf den Halbleiterkörper auf legiert wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zum Vorbekannten die gestellte Aufgabe immer gelöst, denn wenn die Schmelztemperatur nahe bei der anzuwendenden Legierungstemperatur liegt, ist die Lösungsfähigkeit des Eutektikums für HaIb-
909 729/343
leitermaterial nur noch gering. Hingegen hat zusätzlich ins Eutektikum eingebrachtes Halbleitermaterial eine nur noch geringe Wirkung und gibt zu keinen Störungen Anlaß. Der erfindungsgemäß erzielte technische Fortschritt und besondere Effekt durch die S Verwendung einer Legierungspille (oder -scheibchen usw.) aus speziell gewähltem Material von gerade eutektischer Zusammensetzung (und nicht wie nach bekannten Lehren bei Legierungstemperatur gesättigt usw.) von an sich bekannten Halbleiter- und Legierungsmaterialien liegt in der beim Vorbekannten meist nicht erreichten geringen und gleichmäßigen .Halbleiterkörperauflösung bei Vermeidung von Störungen durch in die erstarrte Legierungspille eingeschlossene Kristalle.
DieLöslichkeit von Halbleitermaterial in der eutektischen Mischung nimmt je nach der Auswahl der Materialien verschieden stark mit steigender Temperatur zu. Um die Auflösung des Halbleiterkörpers besonders gering zu machen, wählt man daher bevorzugt für das erfindungsgemäße Verfahren Legierungsund Halbleitermaterial so aus, daß die Löslichkeit des Halbleitermaterials im Legierungsmaterial beim Erwärmen des Eutektikums über dessen Schmelztemperatur hinaus zunächst nur sehr langsam ansteigt.
Neben Aluminium (Akzeptor) eignet sich Gold als Legierungsmittel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere wenn als Halbleitermaterial Germanium verwendet wird. Gold und Germanium bilden ein Eutektikum, das bei etwa 356° C schmilzt. Zur eindeutigen Festlegung des Leitfähigkeitstyps wird dabei vorzugsweise das Gold in an sich bekannter Weise zu etwa 1 % mit einem starken Dopmittel (Akzeptor oder Donator, je nach der zu lösenden Aufgabe), z. B. Gallium oder Aluminium, versetzt.
daß die Auswahl der Legierungskomponenten so getroffen wird, daß die Eutektikum-Schmelztemperatur möglichst nahe bei der zur Erzielung einer guten Benetzung anzuwendenden Legierungstemperatur liegt, und daß eine Legierungskomponente vom Halbleitermaterial gebildet wird, wobei dessen Löslichkeit im Legierungsmaterial nur langsam ansteigt, und daß das eutektisch zusammengesetzte Legierungsmaterial nahe bzw. etwas über der Eutektikumtemperatur auf den Halbleiterkörper auflegiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Legierungsmaterial Aluminium verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Legierungsmaterial Gold verwendet wird, das vorzugsweise zu etwa 1% mit einem starken Dopmittel, z. B. Gallium oder Aluminium, versetzt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Silizium verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Germanium verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Legierungstemperatur die Einlegierungstiefe geregelt wird.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Auf legieren eines eutektischen Legierungsmaterials auf einen Halbleiterkörper zur Herstellung von Legierungselektroden mit ο der ohne pn-übergang, dadurch gekennzeichnet, In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung W 4642 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 30. 8. 1951);
deutsche Auslegeschrift S 33971 VITIc/21g (bekanntgemacht am 20.12. 1956) ;
Zeitschrift »Proceedings IRE«, Bd. 41, 1953,
S.1728 bis 1731;
Zeitschrift »RCA-Review«, Bd. 15, 1954, S. 75 bis 85;
Buch: Gmelin-Band »Selen A«, 1953, S. 469 bis 471;
L. P. Hunten, »Handbook of Semiconductor Electronics«, New York, 1956, S. 7-16/7-19.
© 909 729/343 2.60
DENDAT1075223D 1957-05-03 Verfahren zum Auflegicren ^mcs eutektischen Legierungsmatenals auf einen Halbleiterkörper Pending DE1075223B (de)

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